- •2.Основные закономерности теплодинамических процессов такта впуск
- •2.1 Параметры рабочей смеси в конце впуска
- •2.2 Давление рабочей смеси
- •2.3 Степень сжатия
- •2.4 Подогрев свежего заряда на впуске
- •2.5 Параметры остаточных газов
- •2.6 Количество рабочей смеси
- •2.7 Температура рабочей смеси
- •2.8 Коэффициент наполнения
- •Задача 2.
- •Пример решения задачи 2
- •1. Давление в конце впуска:
- •2. Выбор степени сжатия
- •3. Величина подогрева свежего заряда
- •4. Параметры остаточных газов
- •5. Количество рабочей смеси
- •6. Температуры рабочей смеси
- •7. Коэффициент наполнения для двигателя без наддува
2.4 Подогрев свежего заряда на впуске
В процессе впуска свежий заряд подогревается от горячих поверхностей впускного тракта и цилиндра. Величина подогрева ∆Т зависит от расположения и конструкции впускного трубопровода, системы охлаждения, наличия специальных устройств для подогрева свежего заряда, быстроходности, наддува и других факторов. Увеличение ∆Т приводит к уменьшению плотности заряда. В то же время в бензиновых двигателях улучшается испарение топлива.
При расчетах величина подогрева свежего заряда ∆Т принимается на основании опытных данных (табл.3).
Значения ∆Т
Таблица 3
При воздушном охлаждении двигателя принимаются несколько большие значения ∆Т.
2.5 Параметры остаточных газов
Перед началом впуска в цилиндры свежего заряда в объеме Vc камеры сжатия всегда находятся остаточные газы (продукты сгорания от предыдущего цикла). Их количество Мr, давление рr и температура Тr зависят от сопротивлений впускного и выпускного трактов, быстроходности, наличия и параметров наддува, нагрузки двигателя, количества и расположения клапанов, фаз газораспределения и других факторов.
Ввиду сложности и значительной погрешности аналитические методы определения параметров рr и Тr не получили распространения.
Давление рr определяется по эмпирической зависимости: для двигателей с выпуском газов в атмосферу
для двигателей с наддувом
где р0, рк – давления, соответственно, атмосферное и после компрессора при турбонаддуве; ξвып – коэффициент, учитывающий сопротивление выпускного тракта в зависимости от его конструкции и режимных факторов. Ориентировочные значения его приведены в табл.4.
Коэффициент сопротивления ξвып
Таблица 4
Значения ξвып повышаются с увеличением быстроходности двигателя и сужения продолжительности открытия клапанов.
Температура остаточных газов Тr оказывает незначительное влияние на наполнение цилиндров свежим зарядом и принимается на основании опытных данных (табл.5.).
Температура остаточных газов
Таблица 5
Количество остаточных газов принято оценивать с помощью коэффициента остаточных газов γr, представляющим отношение массы остаточных газов Мr к массе свежего заряда:
Для расчета коэффициента используется уравнение
где Тк – температура свежего заряда на впуске, для двигателей без наддува Тк = Т0; ξоч – коэффициент очистки; ξдоз – коэффициент дозарядки; ξ=Ср п.с. / Ср с.з. – отношение теплоемкостей продуктов сгорания (остаточных газов) и свежего заряда. В расчетах принимают ξ=1,00…1,02.
В конце такта впуска давление в цилиндре обычно меньше, чем в трубопроводе, поэтому клапан закрывают позднее. Дополнительное поступление заряда в такте сжатия называется дозарядкой, а отношение количества свежего заряда в цилиндре после закрытия клапана к его количеству в НМТ называется коэффициентом дозарядки ξдоз.
Величина ξдоз, принимаемая по опытным данным, зависит от длины впускного трубопровода, частоты вращения коленчатого вала, угла запаздывания закрытия клапана и других факторов. Рациональное согласование этих факторов, называемое «настройкой» впускной системы, обеспечивает увеличение дозарядки. В этом случае принимают ξдоз = 1,05…1,15. При отсутствии «настройки» ξдоз = 1,00…1,04.
При перекрытии клапанов у ВМТ возможны условия для продувки надпоршневого объема. Количество остаточных газов при этом снижается. Отношение количества остаточных газов, оставшихся в цилиндре после закрытия клапанов, к их количеству, которое может заполнить объем камеры сжатия Vc при рr и Тr называется коэффициентом очистки
Для двигателей без наддува принимают ξоч=1,0, а с наддувом в зависимости от эффективности продувки ξоч = 0,80…0,95.
Значения коэффициентов остаточных газов на современных двигателях приведены в табл.6.
Показатели процесса впуска
Таблица 6