Давление рабочего тела в конце впуска

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

 

р_а = р_к - Δр_а, (2.5)

 

где Δр_а – потери давления во впускной системе.

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

 

, МПа, (2.6)

 

где b – коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра, x_вп – коэффициент сопротивления впускной системы; w_вп – средняя за процесс впуска скорость движения смеси в наименьшем сечении впускной системы, м/с; r_к – плотность заряда на впуске, кг/м³.

По опытным данным в современных двигателях выражение (b² + x_вп) находится в следующих пределах:

карбюраторные ДсИЗ 3,0…4,0

ДсИЗ с распределенным впрыскиванием

топлива во впускной трубопровод 2,5…3,5

дизели 2,5…3,5

Средняя скорость движения смеси w_вп может быть принята равной:

карбюраторные ДсИЗ 70…100 м/с

ДсИЗ с распределенным впрыскиванием

топлива во впускной трубопровод 60…85 м/с

дизели 50…80 м/с

По статистике суммарные гидравлические потери для четырехтактных двигателей на номинальном режиме работы Δр_ан находятся в пределах:

для ДсИЗ (0,05…0,20)р_о;

для дизелей без наддува (0,03…0,18)р_о;

для двигателей с наддувом (0,03…0,10)р_к.

Коэффициент остаточных газов

Коэффициент остаточных газов g_r, характеризует качество очистки цилиндра от продуктов сгорания. Коэффициент остаточных газов определяется с учетом дозарядки цилиндра:

 

, (2.7)

 

где j_доз – коэффициент дозарядки.

При определении g_rн на номинальном режиме работы двигателя с учетом дозарядки можно принять j_дозн = 1,07 – 1,12, что вполне можно получить при подборе угла опаздывания закрытия впускного клапана в пределах 30° – 60^о поворота коленчатого вала.

На номинальном режиме работы величина g_rн находится в пределах:

для карбюраторных ДсИЗ 0,06…0,10;

для ДсИЗ с распределенным впрыскиванием

топлива во впускной трубопровод 0,04…0,06;

для дизелей 0,02…0,05.

Температура в конце впуска

Температура в конце впуска Т_а определяется по выражению:

 

. (2.8)

 

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

для карбюраторных ДсИЗ 325…360 К;

для ДсИЗ с распределенным впрыскиванием

топлива во впускной трубопровод 310…340 К;

для дизелей без наддува 310…350 К;

для дизелей с наддувом 330…400 К.

Меньшие значения относятся к быстроходным двигателям.

Коэффициент наполнения

Для четырехтактных двигателей коэффициент наполнения h_v с учетом дозарядки цилиндра равен:

 

. (2.9)

 

Значения коэффициента наполнения h_v для различных типов автомобильных и тракторных двигателей при их работе на номинальном режиме находятся в пределах:

для карбюраторных ДсИЗ 0,75…0,82;

для ДсИЗ с распределенным впрыскиванием

топлива во впускной трубопровод 0,80…0,90;

для дизелей без наддува 0,82…0,92;

для дизелей с наддувом 0,85…0,97.

Расчет процесса сжатия

Давление р_с (МПа) и температура Т_с (К) в конце процесса сжатия определяются из уравнения политропы:

 

, (2.10)

 

, (2.11)

 

где n₁ – показатель политропы сжатия.

При выборе значения n₁ следует руководствоваться следующими сведениями:

1. Величина n₁ возрастает с увеличением частоты вращения коленчатого вала вследствие уменьшения времени теплообмена со стенками, повышения температуры деталей цилиндропоршневой группы, а также из-за уменьшения утечек заряда.

2. Меньшие значения n₁ характерны для двигателей с поршнями и головками цилиндров из алюминиевых сплавов, которые обеспечивают более интенсивную теплопередачу.

3. Величина n₁ больше в двигателях с большими геометрическими размерами, а также в двигателях с шатровыми и полусферическими камерами сгорания, так как они имеют меньше относительную поверхность охлаждения (F_пов/V_h).

4. С увеличением степени сжатия e средний показатель политропы сжатия n₁ уменьшается, так как, во-первых, повышается температура рабочего тела и увеличивается отвод теплоты от него, во-вторых, увеличиваются утечки рабочего тела через зазоры в цилиндропоршневой группе вследствие увеличения давления, в-третьих, увеличивается относительная поверхность охлаждения (F_пов/V_h).

Ориентировочные значения показателя политропы сжатия и параметров конца процесса сжатия приведены в таблице 2.4.

 

Таблица 2.4- Параметры конца сжатия для различных двигателей

Двигатели	Параметры
n1	рс, МПа	Тс, К
ДсИЗ	1,34…1,38	1,2…2,0	650…850
Дизели без наддува n = 1800…2600 мин^-1	1,34…1,37	3,5…5,5	750…950
Дизели без наддува n = 3000…4500 мин^-1	1,36…1,39	4,0…6,5	850…1150
Дизели с наддувом	1,32…1,37	5,5…9,0	800…1100

Расчет процесса сгорания