Если назвать коэффициентом очистки долю остаточных газов, остающуюся после продувки в цилиндре, то действительное количество остаточных газов
М, = С,м;=С.8 = С. (97)
Коэффициент остаточных газов
Ml
или после подстановки выражений (91) и (97)
В зависимости от отношения pJPp, длительности периода продувки и количества продувочного воздуха значения лежат в пределах от 1 (при отсутствии продувки) до О (при полной очистке пространства сжатия).
Соотношение (98) представляет собой дополнительную связь между величинами Т и тг]у, справедливую только для четырехтактного двигателя.
Совместное решение выражений (95) и (98) относительно fiy позволяет исключить из них величину if и представить после простых преобразований выражение для определения коэффициента наполнения 1] в следующем виде:
Если в числителе этого выражения прибавить и отнять СхРд, то оно окончательно примет следующий вид:
т, + АГ
Выражение (100) показывает, что коэффициент наполнения у; зависит в основном от величины- и от подогрева заряда при впуске. Влияние отно-
шения - незначительно.
Коэффициент остаточных газов if и температура остаточных газов в явном виде на величину fiy ие влияют. Косвенно же это влияние выражается через отношение коэффициент очистки Сг и коэффициент С,
учитывающий разницу в величине теплоемкостей свежего заряда и остаточных газов. При уменьшении величины Сг вследствие продувки пространства сжатия, которая особенно эффективна при наддуве, снижается величина if и повышается коэффициент njy. Увеличение коэффициента С вызывает у.мень-шение величины т],,. Однако влияние обоих этих факторов связано с величиной степени сжатия е и проявляется тем менее, чем е больше.
Дозарядка цилиндра, осуществляемая в четырехтактном двигателе, работающем как без наддува, так и с наддувом, путем запаздывания закрытия впускного клапана увеличивает коэффициент tjj. При повышении коэффициента Ci увеличивается первый член в квадратных скобках выражения (100) и уменьшается второй, в результате чего fiy увеличивается. Второй член
при малых значениях произведения СгС ~ может стать положительным.
Выражение для 7, не содержащее tiy, может быть получено путем подстановки выражения (99) в выражение (98):
Т-- Тг Сгер«-СС2Р.
Связь между величинами Сз и Cj устанавливается выражением (93): М-\-Мг 14-7 г Cl
при значениях у до 0,15 практически Сз Ci.
go Действительный цикл двигателей внутреннего сгорания
Увеличение гидравлического сопротивления выпускной системы вызывает повышение давления в цилиндре в период выпуска, и при отсутствии продувки пространства сжатия приводит:
1) к увеличению работы, затрачиваемой на удаление газов из цилиндра;
2) к уменьшению коэффициента наполнения;
3) к увеличению коэффициента остаточных газов. Все это уменьшает мощность и снижает к. п. д. двигателя. На фиг. 35, где показано влияние установки глушителя на линию выпуска,
видно, что с увеличением противодавления в выпускной системе (штриховые кривые) увеличивается отрицательная площадь диаграммы, ограниченная линиями выталкивания и впуска (затрата работы), и уменьшается положительная площадь, ограниченная линиями сжатия, сгорания, расширения и начала выпуска (получение работы).
Влияние выпускной системы на коэффициенты наполнения и остаточных газов (фиг. 37) (связанное с увеличением противодавления выпуска) выражается в следующем:
1) коэффициент наполнения тг] уменьшается вследствие увеличения части хода впуска, теряемой на предварительное расширение остаточных газов;
2) коэффициент остаточных газов повышается как вследствие уменьшения зарядки цилиндра свежей смесью (меньшее М), так и вследствие увеличения М, происходящего от того, что остаточные газы в объеме пространства сжатия 1/ . имеют большее давление р/,
3) температура конца наполнения увеличивается, так как вследствие более высокого давления р. количество остаточных газов возрастает.
Влияние противодавления в выпускной системе на коэффициент наполнения и мощность двигателя зависит от степени сжатия. С увеличением в влияние противодавления уменьшается.
Следует отметить, что выражение (100) коэффициента наполнения является несколько приближенным. Более точное уравнение коэффициента н.чполнения можно получить, если вывести его на основании баланса энергии при ходе наполнения.
Баланс энергии за ход наполнения по Масленникову составляется в следующем виде:
где Ur - cGrTr-внутренняя энергия осшточных газов;
fVo = cGf)T,.- - внутренняя энергия заряда, поступившего за ход наполнения;
L„ = Р,;- = PVfi-7 - рябота подачи поступающего в цилиндр заряда за ход наполне-
ния;
AQ = CpGoT - теплота подогрева от стенок;
= cGfiTfj - внутренняя энергия рабочей смеси в конце хода наполнения; = aPl j - работа, совершаемая рабочей смесью в течение хода наполнения (фиг. 39);
3 = -Q- - степень дозарядки в начале хода сжатия, происходящей вследствие запаздывания закрытия впускного клапана \ G-общее количесгьо воздуха или горючей смес-и, поступающее и цилиндр за весь период наполнения, пока открыт впускной клапан;
- коэффициент работы наполнения, учитывающий отклонение линии
давления в период наполнения от прямой Ра~ const (фиг 39). Значения а лежат в пределах Я,70-0.85. В балансе энергии не учитывается изменение кинетической энергии поступающего заряда, что вполне допустимо, так как беспорядочное движение заряда в цилиндре, возникающее при напглне"ии, быстро затухает.
После ряда преобразований из уравнения баланса энергии получим выражение коэффициента -• наполнения
(JP2)
где В
с- X
1/
к* *
Са - коэффициент очистки пространства сжатия.
Это выражение показывает, что наполнение
цилиндров двигателя в значительной степени зави- Фиг. 39. Определение работы, затра-
сит от работы на1юлнения (через коэффициент а) и ченной на наполнение, по индикатор-
Рг ион йнаграмме.
от отношения -«
Подсчеты показывают, что обычное выражение (100) коэффициента наполнения по сравнению с более точным выражением Масленникова при работе на полней нагрузке дает величины почти одинаковые, но яри дросселировании получается за.метная разница.
Фазы распределения
Влияние фаз распределения на величину показателей процессов очистки и зарядки цилиндра четырехтактного двигателя, как бы.по показано выше, выражается коэффициентами Ci и Сг*- Эти коэффициенты приближают величины If]I/ и If .подсчитанные в предположении теоретических фаз распределения, к их действительной величине в реальном двигателе.
В настоящее время нет еще строго разработанной методики аналитической оценки коэффициентов Cj и Сг в зависимости от моментов открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов и поэтому выбор их производится по экспериментальным данным. Это заставляет подробнее остановиться на разборе фаз распределения, устанавливаемых в существующих двигателях, и на том влиянии, которое оказывают они на протекание процесса очистки и зарядки цилиндра двигателя.
Предварение открытия выпускного клапана, т. е. открытие его до того момента, когда поршень дойдет до н. м. т., необходимо для того, чтобы создать условия для эффективной очистки цилиндра путем выпуска вследствие перепада давлений между цилиндром и выпускной системой. Для уменьшения динамической нагрузки клапанов требуется, чтобы в начальной период своего действия клапан относительно медленно открывал проходное сечение для газов. Поэтому предварение выпуска необходимо устанавливать таким, чтобы было обеспечено время-сечение, достаточное для понижения давления к моменту, когда поршень начинает свое обратное движение от н. м. т. Одновременно при правильном предварении выпуска уменьшается затрата энергии на выталкивание, что видно, например, из схематической диаграммы выпуска (фиг. 40, кривая от точки 3). Однако в случае чрезмерно большого предварения выпуска уменьшается полезная площадь индикаторной диаграммы и снижается мощность двигателя (кривая от точки 2 на фиг. 40).
* В уравнении (102) коэффициентами Сз, о и Си-6 Орлин и др. 2146
