При определенных размерах цилиндра и коэффициенте сопротивления разрежение в цилиндре и в конце впуска прямо пропорционально квадрату числа оборотов вала двигателя и обратно пропорционально квадрату площади наиболее узкого проходного сечения во впускной системе Обычно таким сечением является проходное сечение впускного клапана.
В двигателях с воспламенением от сжатия, в которых регулирование мощности производится только посредством изменения вводимого в пилиндр количества топлива, число оборотов п является единственным эксплуатационным фактором, влияющим на величину Др; величины и Для каждого, данного двигателя остаются постоянными при всех режимах его работы.
В карбюраторных и газовых двигателях, имеющих количественное регулирование, при изменении положения дроссельной заслонки (в соответствии с развиваемым двигателем крутящим моментом) изменяется величина коэффициента сопротивления впускной системы Zq, относимого к проходному сечению клапана f. Во время ра-
Отхрытая дроссельная заслонка \
Прикрытая дроссельная заслонка
боты на малых нагрузках при о. □
„ Фиг. й4. Влияние дросселирования на линшс
Прикрытой дроссельной заслон- впуска.
ке увеличивается сопротивление
впуска и, следовательно, увеличивается величина Др. На фиг. 34 изображено влияние дросселирования двигателя иа линию впуска (точки а и а).
Процесс зарядки в двухтактном двигателе значительно сложнее, чем ъ. четырехтактном.
Величина (фиг. 33) зависит от давления продувочного воздуха размеров и соотношений сечений впускных и выпускных ортшоъ и от длительности процесса зарядки. В результате влияния всех этих факторов при понижении числа оборотов величина Др уменьшается и давление начала сжатия Рд приближается к значению р.. Таким же образом при увеличении числа оборотов величина Др увеличивается, а давление р - уменьшается.
При тепловом расчете давление р обычно определяют из экспериментальных зависимостей:
для четырехтактных двигателей без наддува
р, = (0,85 0.90) р,;
с наддувом
р = (0,90- 0.95) р,.
Подогрев ДТ поступающего заряда от нагретых поверхностен цилиндра зависит главным образом от скоростного режима двигателя (от числа оборотов «), от нагрузки, от условий охлаждения двигателя и от размера цилиндра.
Опыты показывают, что с увеличением числа оборотов величина ДТ при неизменном крутящем моменте двигателя уменьшается приблизительно линейно
В двигателях с большим рабочим объемом цилиндра подогрев заряда оказывается меньшим, чем в двигателях с малым рабочим объемом цилиндров.
В том случае, если у карбюраторного двигателя нет специального подогрева впускного трубопровода, можно считать, что подогрев горючей смесн
При поступлении в цилиндр лишь компенсирует потери теплоты на испарение топлива в карбюраторе и, следовательно, при тепловом расчете такого двигателя можно принимать ЛТ == 0.
Количество остаточных газов характеризуется коэффициентом остаточных газов, который представляет собой отношение количества килограмм-молей этих газов к количеству килограмм-молей свежего заряда:
(87)
где - количество остаточных газов в кгмоль!кг топлива.
На величину коэффициента остаточных газов в четырехтактном двигателе (если нет продувки пространства сжатия при перекрытии клапанов) влияют относительный объем, занимаемый остаточными газами в конце выталкивания, т. е. степень сжатия е, давление р. и температура Tj., при которых эти газы заполняют объем V.
В четырехтактных двигателях при отсутствии продувки пространства сжатия коэффициент остаточных газов при полной нагрузке колеблется в следующих пределах:
Фиг. 35. Влияние установки глушителя на линию выпуска.
Карбюраторные и газовые двигатели . Двигатели с воспламенением от сжатия
0,06-0.16 0,03-0,06
При наличии продувки величина коэффициента остаточных газов зависит от степени продувки, т. е. от количества оставшихся остаточных газов.
В двухтактных двигателях величина по существу, определяется только качеством продувки и для различных систем продувки колеблется в пределах 0,03-0,40.
Влияние степени сжатия в четырехтактных двигателях вполне очевидно: чем больше величина е, т. е. чем меньше относительный объем, занимаемый остаточными газами, тем меньше коэффициент у.
Давление р влияет на плотность остаточных газов в данном объеме, и, следовательно, увеличение р вызывает одновременное увеличение коэффициента остаточных газов . Величина р, подобно давлению р, зависит от скоростного режима двигателя, от проходного сечения его выпускных органов /2 и от коэффициента сопротивления выпускной системы. Давление р может быть выражено через давление Рр в выпускном патрубке
причем перепад давлений
Рг = 2-л
(88)
Значительное влияние на коэффициент остаточных газов оказывает сопротивление выпускной системы. Так, например, при установке глушителя повышается сопротивление при выпуске, в результате чего увеличивается избыточное давление в цилиндре (точки гиг иа фиг. 35) и соответственно повышается величина 7.
Температура Т, как и давление р, влияет на плотность остаточных газов, и, следовательно, повышенные значения соответствуют меньшему
значению коэффициента остаточных газов 7. Температура зависит, в <:вою очередь, от степени сжатия двигателя, от нагрузки и числа оборотов. При увеличении степени сжатия двигателя температура остаточных газов уменьшается вследствие того, что повышенная величина степени сжатия определяет большую степень расширения продуктов сгорания.
В соответствии с изменением температуры коэффициент остаточных газов If с уменьшением нагрузки возрастает, так же как и с увеличением числа •оборотов при неизменном крутящем моменте двигателя. При расчетах теплового процесса величину приходится оценивать ориентировочно, учитывая, ято она близка к температуре отработавших газов, измеренной непосредственно за выпускным клапаном. Ошибка в величине Т, обусловленная таким способом ее оценки, при малых значениях if отражается незначительно на конечных результатах расчетов.
Нагрев заряда, поступающего в цилиндр, от горячих внутренних поверхностей на величину ДТ и смешение этого заряда с остаточными газами приводят к тому, что температура газов в цилиндре в конце процесса наполнения, т. е. температура Т, превышает температуру Т. заряда до поступления €Го в цилиндр.
Зависимости между параметрами процесса зарядки, общие для четырехтактных и двухтактных двигателей
Рассмотренные выше .условия очистки и зарядки цилиндра дают возможность установить теоретические связи между различными параметрами, характеризующие эти процессы, которые являются общими для четырехтактных и двухтактных двигателей.
Уравнение баланса теплоты, составленное для свежего заряда mi и остаточных газов mj. до их смешения в цилиндре и после смешения в конце зарядки S позволяет приближенно определить температуру Т в конце процесса наполнения:
cpmi (Т, -i- ДТ) + с;м,т, = с; (Ml + м,) Т„ (89)
где Ср, Ср и ср - теплоемкости свежего заряда, остаточных газов и рабочей смеси;
1\ - температура свежего заряда перед впускными органами; ДТ - величина подогрева заряда при впуске его в цилиндр; Т - температура остаточных газов. Теплоемкость свежего заряда Ср при температуре Т мало отличается от теплоемкости рабочей смеси ср при температуре Т, поэтому можно принять, что они равны, т. е. Ср = с, а теплоемкость ср остаточных тазов при температуре Т можно считать равной Ср, где С - поправочный коэффициент. После сокращения на с„, деления всех членов уравнения (89) на и
после замены = "{ можно найти температуру конца наполнения
Коэс1х{)ициент С зависит от величины Т, а и состава топлива, например, при Т = 750° абс, а = 1,8 и жидком топливе среднего состава С = 1,1. С понижением температуры Т (при увеличении коэффициента избытка воздуха а) коэффициент С приближается к единице.
• Если в процессе зарядки цилиндра часть свежего заряда поступает после точки а, то температура в точке а несколько отличается от температуры в конце зарядки. Далее температуры в конце зарядки и в точке а принимаются равными и обозначаются через Т, что близко к действительности.
