Коэффициент наполнения

Наиболее важной величиной, характеризующей процесс впуска, является коэффициент наполнения, представляющий собой отношение действительного количества свежего заряда, поступившего в цилиндр, к тому количеству, которое могло бы поместиться в рабочем объеме цилиндра при условии, что температура и давление в нем равны температуре и давлению среды, из которой поступает свежий заряд:

,

где G_д, V_д, М_д — действительное количество свежего заряда, поступившего в цилиндр двигателя в процессе впуска, соответственно в кг, м³, моль;

G₀, К₀, М₀ — количество заряда, которое могло бы поместиться в рабочем объеме цилиндра при р₀ и Т₀ (или р_к и Т_к), соответственно в кг, м³, моль.

Процесс сжатия

В период процесса сжатия в цилиндре двигателя повышаются температура и давление рабочего тела, что обеспечивает надежное воспламенение и эффективное сгорание топлива.

Изменение давления в процессе сжатия показано на рис. 13.

Условно принимается, что процесс сжатия в действительном цикле происходит по политропе с переменным показателем n ₁ , который в начальный период сжатия (участок ad) превышает показатель адиабаты к₁ (идет подвод теплоты от более нагретых стенок цилиндра к рабочему телу), в какой-то момент времени точка d принимает значение, равное значению к₁ (температуры стенок и рабочего тела выравнивались), а далее (участок dc) имеет меньшее значение, чем к₁ (идет отвод теплоты от рабочего тела в стенки цилиндра).

В связи с трудностью определения переменной величины n ₁ и усложнением расчетов обычно принимают, что процесс сжатия происходит по политропе с постоянным показателем n ₁ (кривая аа" с'с).

Расчет процесса сжатия сводится к определению среднего показателя политропы сжатия п₁ параметров конца сжатия (р_с и Т_с) и теплоемкости рабочего тела в конце сжатия (t_c— температура смеси в конце сжатия, °С).

Величина n ₁ устанавливается по опытным данным в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя, степени сжатия, размеров цилиндра, материала поршня и цилиндра, теплообмена и других факторов. Учитывая, что процесс сжатия протекает достаточно быстро (0,015 — 0,005с на номинальном режиме), суммарный теплообмен между рабочим телом и стенками цилиндра за процесс сжатия получается незначительным и величину n ₁ ,можно оценить по среднему показателю адиабаты k₁.

Рис 13.Изменения давления в процессе сжатия.

Значения показателей политропы сжатия n ₁ в зависимости от k₁ устанавливаются в следующих пределах:

Для бензиновых двигателей ……………. (k₁-0,00) – (k₁ – 0,04)
Для дизелей …………. (k₁ + 0,02) - (k₁ - 0,02)

При одинаковых значениях ε и Т_а значение n ₁ для бензиновых двигателей обычно ниже, чем для дизелей, так как в процессе сжатия топливовоздушной смеси происходит испарение топлива с поглощением теплоты. Кроме того, наличие паров топлива повышает теплоемкость смеси. Оба фактора снижают величину n ₁ .

Давление (МПа) и температура (К) в конце процесса сжатия определяются из уравнения политропы с постоянным показателем n ₁ :

В современных автомобильных и тракторных двигателях давление и температура в конце сжатия изменяются в пределах:

Для двигателей с электронным впрыском ...... р_с= 1,0 — 2,5 МПа.
Для карбюраторных двигателей р_с = 0,9 — 2,0 МПа и

Т_с = 600 — 800 К
Для быстроходных дизелей без наддува р_с = 3,5 — 5,50 МПа и

Т_С=700 — 900 К

Для дизелей с наддувом значения р_с и Т_с повышаются в зависимости от степени наддува.