4.2 Расчёт процессов газообмена

Процессы газообмена включают в себя очистку цилиндра от продуктов сгорания и наполнение цилиндра свежим зарядом.

Давление остаточных газов рr (МПа) определяется сопротивлением среды, в которую происходит выпуск отработавших газов, зависит от числа расположения клапанов. фаз газораспределения, частоты вращения, нагрузки и других факторов.

В двигателях с наддувом и наличием газовой турбины на выпуске:

;

Большие значения рr принимают для двигателей с высокой частотой вращения коленчатого вала.

Температура остаточных газов.

В зависимости от типа двигателя, степени сжатия, частоты вращения и коэффициента избытка воздуха устанавливается значение температуры Тr (К) остаточных газов в пределах:

для дизелей ………………………….. 600 – 900 К.

Следует иметь в виду, что при увеличении степени сжатия и обогащении рабочей смеси температура остаточных газов снижается, а при увеличении частоты вращения – возрастает. В нашем случае принимаем Тr=700К.

Температура подогрева свежего заряда.

Степень подогрева свежего заряда зависит от конструкции впускного трубопровода, наличия специального устройства для подогрева, частоты вращения, наддува и других факторов. На номинальном режиме работы принимают:

для дизелей без наддува ……….. 10⁰ – 40⁰;

для дизелей с наддувом …………. (-5) ⁰ – 10⁰.

Принимаем =0⁰.

Давление в конце впуска.

Давление в конце впуска ра (МПа) определяется исходя из потерь во впускной системе:

; (4.2)

_,

где - потери давления во впускной системе.

Потери давления за счёт сопротивления впускной системы и затухания скорости движения заряда в цилиндре при некотором допущении можно определить из уравнения Бернулли:

; (4.3)

где - коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра;

- коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенной к наиболее узкому её сечению;

- средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы, м/с;

- плотность заряда на впуске, кг/м³.

По опытным данным в современных двигателях на номинальном режиме работы

=2,5 – 4,0

=50 – 130 м/с.

Плотность заряда на впуске:

; (4.4)

кг/ ,

где R_в – удельная газовая постоянная, ;

R_в = 287 .

По статистике суммарные гидрвлические потери для четырёхтактных двигателей на номинальном режиме работы находятся в пределах:

для дизелей без наддува …………. (0,03-0,18)р₀ ;

для дизелей с наддувом …………… (0,03-0,10)р_К .

Коэффициент остаточных газов.

Коэффициент остаточных газов , характеризует качество очистки цилиндра от продуктов сгорания. Коэффициент остаточных газов для четырёхтактных двигателей:

с учётом продувки и дозарядки цилиндра

; (4.5)

При определении на номинальном режиме работы двигателя с учётом дозарядки можно принять =1,07-1,12, что вполне можно получить при подборе угла опаздывания закрытия впускного клапана в пределах 30-60⁰ поворота коленчатого вала. Однако на минимальном скоростном режиме возможен обратный выброс в пределах 5-7%, т.е. .

На номинальном режиме работы величина находиться в пределах:

для дизелей с наддувом ……………..

Температура в конце впуска.

Температура в конце впуска определяется:

; (4.6)

Величина согласно статистическим данным при работе на номинальном режиме должна быть в пределах:

для дизелей без наддува …………………..310-350 К;

для двигателей с наддувом ………………..320-400 К

Коэффициент наполнения.

Для четырёхтактных двигателей коэффициент наполнения равен, с учётом продувки и дозарядки цилиндра:

; (4.7)

для дизелей с наддувом …………………0,8-0,97.