Расчет процесса впуска

 

Давление остаточных газов в цилиндре перед впуском зависит от числа и расположения клапанов, сопротивления выпускного такта, частоты вращения и нагрузки. Для двигателей без наддува давление остаточных газов (p_r, МПа) лежит в пределах: p_r =0,105-0,125. Для двигателей с газотурбинным наддувом давление остаточных газов составляет 0,80…0,95 от давления наддува p_k.

Ориентировочное значение давление остаточных газов(p_rМПа) в зависимости только от одного фактора можно получить из эмпирической зависимости:

 

, (1)

 

где p_о – давление окружающей среды (принимается равным

p_о =0,1МПа);

n_н – частота вращения коленчатого вала при номинальном режиме работы двигателя, мин^-1.

Температура остаточных газов (Т_r, К)зависит от степени сжатия, частоты вращения и коэффициента избытка воздуха. На этапе расчетов принимается:

- для карбюраторных двигателей: T_r=1000-1200K;

- для дизельных двигателей: T_r=800-1000K.

Температура, подогрева свежего заряда (ΔT, К) зависит от типа системы охлаждения, быстроходности двигателя и конструкции выпускного трубопровода. При выполнении расчетов принимается:

- для карбюраторных двигателей: ΔT=15-20°;

- для дизельных двигателей без наддува: ΔT=15-20°;

- для дизельных двигателей с наддувом: ΔT=5-10°.

Давление в конце впуска (p_a, МПа) зависит от сопротивления впускной системы и быстроходности двигателя. На этапе расчетов принимается:

- для карбюраторных двигателей: p_a=(0,8…0,9)·p₀;

- для дизельных двигателей без наддува: p_a=(0,85…0,95)·p₀;

- для дизельных двигателей с наддувом: p_a=(0,90…0,95)·p_к.

Коэффициент остаточных газов (g_r) определяется без учета продувки и дозарядки из выражения:

 

, (2)

 

где Т_о – температура окружающей среды (принимается равной

Т_о =293 К);

e – степень сжатия двигателя.

 

Как правило, коэффициент g_r изменяется в пределах:

- для карбюраторных двигателей: g_r=0,04-0,10;

- для дизельных двигателей без наддува: g_r=0,02-0,05.

 

Для двигателей с наддувом вместо Т_о в расчет необходимо подставлять температуру воздуха из компрессора Т_к:

 

,

(3)

 

где p_к и Т_к – соответственно давление и температура воздуха на выходе из компрессора;

n_к – показатель политропы сжатия в компрессоре, n_k = 1,4…1,8.

 

Температура в конце процесса впуска (T_a, К) определяется по формуле:

 

 

(4)

 

У современных четырехтактных двигателей температура в конце процесса впуска изменяется в пределах:

- для карбюраторных двигателей: Т_a=320-370К;

- для дизельных двигателей без наддува: Т_a=310-350К;

- для дизельных двигателей с наддувом: Т_a=320-400К.

 

Коэффициент наполнения η_v, зависящий от конструктивных особенностей двигателя, определяется по выражению:

 

. (5)

 

Для двигателей с наддувом вместо p₀ и T₀ берется p_к и T_к.

Значения коэффициента наполнения для различных типов поршневых двигателей внутреннего сгорания при их работе с полной нагрузкой изменяются в пределах:

- для карбюраторных двигателей: η_v=0,60-0,80;

- для дизельных двигателей без наддува: η_v=0,80-0,94;

- для дизельных двигателей с наддувом: η_v=0,80-0,97.