3. Расчет процессов газообмена
3.1. Определение давления и температуры остаточных газов
Процессы газообмена включают очистку цилиндра от продуктов сгорания и наполнения цилиндра свежим зарядом.
Давление остаточных
газов
(МПа)
определяется сопротивлением
среды, в которую происходит выпуск
отработавших газов, зависит от числа и
расположения клапанов, фаз газораспределения,
частоты вращения, нагрузки
и других факторов.
Для двигателей без наддува на номинальном режиме работы:
.
В двигателях с наддувом и наличием газовой турбины на выпуске:
.
Большие значения принимают для двигателей с высокой частотой вращения коленчатого вала.
Температура остаточных газов.
В зависимости от
типа двигателя, степени сжатия, частоты
вращения и коэффициента избытка воздуха
устанавливается значение температуры
(К) остаточных газов в пределах:
для бензиновых двигателей................................................................900 - 1100 К;
для дизелей...........................................................................................600 - 900 К;
для газовых двигателей.......................................................................750 - 1000 К.
Следует иметь в виду, что при увеличении степени сжатия и обогащении рабочей смеси температура остаточных газов снижается, а при увеличении частоты вращения - возрастает.
Температура подогрева свежего заряда.
Степень подогрева
свежего заряда зависит от конструкции
впускного трубопровода, наличия
специального устройства для подогрева,
частоты вращения, наддува и других
факторов. На номинальном режиме заботы
значения
принимают:
для бензиновых двигателей.......................................................................0-20 °С;
для дизелей без наддува............................................................................10-40 °С;
для двигателей с наддувом....................................................................(-5) - 10 °С.
3.2. Расчет давления в конце впуск
Давление в конце
впуска
(МПа) определяется исходя из потерь во
впускной системе:
,
где
- потери давления во впускной системе.
Потери давления за счет сопротивления впускной системы и затухания скорости движения заряда в цилиндре при некотором допущении можно определить из уравнения Бернулли:
,
где β
- коэффициент затухания скорости движения
заряда в рассматриваемом сечении
цилиндра,
- коэффициент
сопротивления впускной системы,
отнесенный к наиболее узкому ее сечению;
- средняя скорость движения заряда в
наименьшем сечении впускной системы,
м/с;
- плотность заряда на впуске, кг/м
.
По опытным данным
в современных двигателях на номинальном
режиме работы
и
м/с.
Плотность заряда на впуске:
,
где
- удельная газовая постоянная воздуха,
Дж/(кг
К);
По статистике
суммарные гидравлические потери для
четырехтактных двигателей на номинальном
режиме работы
находятся в пределах (для
проверки):
для бензиновых
двигателей..............................................................
;
для дизелей без
наддува....................................................................
;
для двигателей с
наддувом...............................................................
.