1.Режимы работы энергетических установок в эксплуатации: холостой ход, установившийся и неустановившиеся режимы. 2.Параметры процесса впуска
(с лекциии)ВПУСК ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ. В цилиндр двигателя поступает свежий заряд, состояние которого характеризуется давлением газов в конце впуска Pa; коэффициентом остаточных газов ; температурой в конце впуска Ta; коэффициентом наполнения цилиндра . Количество поступающего в цилиндр заряда зависит от следующих факторов:
1) гидравлического сопротивления впускной системы, снижающего давление поступающего заряда. Снижение давления на впуске связано с гидравлическими потерями движущегося потока свежего заряда. Величина гидравлических потерь прямо пропорциональна квадрату скорости движения потока (50-130м/с), поэтому с увеличением частоты вращения коленчатого вала ухудшается наполнение цилиндра.
2) наличия в цилиндре некоторого количества продуктов сгорания (остаточные газы).занимающих часть полезного объема;
3) подогрева заряда от поверхности стенок системы впуска и внутрицилиндрового пространства.
- для 4-хтактного двигателя без наддува;
- для 4-хтактного двигателя с наддувом.
Температура рабочего тела в цилиндре двигателя выше внешней и составляет:
где 
- повышение температуры свежего заряда
за счет передачи тепла от нагретых
деталей двигателя и от остаточных газов
(0-20гр – карбюраторные; 20-40гр. –дизельные
двигатели).
Остаточные газы, образующиеся в результате неполного вытеснения отработавших газов после выпуска, смешиваясь с поступившим зарядом уменьшают наполнение цилиндра, особенно на холостом ходу. Количество остаточных газов определяется из характеристического уравнения:
где 
;
- для дизелей;
- для карбюраторных
двигателей.
Совершенство процесса по остаточным газам характеризуется коэффициентом остаточных газов, который представляет собой отношение числа молей остаточных газов к числу молей свежего заряда:
- для карбюраторных двигателей;
- для дизельных двигателей.
Уравнение теплового баланса для точки «а»:
Пренебрегая разностью значений теплоемкостей и разделив уравнение на М1 получим:
или
Температура впуска равна 340-400К для карбюраторных двигателей;
310-360К – для дизелей.
Количество свежего заряда в действительных циклах меньше возможного, поэтому вводится такая характеристика как коэффициент наполнения цилиндра.
Количество возможного заряда равно ;
Количество действительного заряда равно ;
Количество остаточных газов равно ;
Подставим полученные значения в уравнение теплового баланса
Произведем сокращение и замену. Тогда
Коэффициент наполнения равен 0,7-0,75 для двигателей с нижним расположением клапанов; 0,7-0,85 для двигателей с верхним расположением клапанов; 0,75-0,90 для дизелей.
Степень сжатия на наполнение не оказывает заметного влияния; Давление в конце впуска оказывает наиболее заметное влияние; при увеличении давления остаточных газов наполняемость ухудшается; Разные диаметры клапанов оказывают влияние на наполнение; подогрев заряда снижает наполняемость цилиндра.
|
Тr |
Тa |
карбюраторный двигатель |
900 ÷ 1100 К |
340 ÷ 400 К |
дизельный двигатель |
700 ÷ 900 К |
310 ÷ 360 К |
(с интернета)Параметры процесса впуска |
||||||||||||||||||
Количество свежего заряда, поступившего в процессе впуска, т.е. наполнение цилиндра, зависит от следующих факторов:
1. гидравлического
сопротивления впускной системы,
снижающего давление подаваемого
заряда на величину
2. наличия в
цилиндре некоторого количества
3. подогрева
заряда от поверхности стенок системы
впуска и внутрицилиндрового пространства
на величину Влияние каждого из указанных факторов можно выяснить при раздельном их рассмотрении. |
||||||||||||||||||
Давление в цилиндре в период зарядки |
||||||||||||||||||
Наличие сопротивлений во впускной системе приводит к тому, что количество свежего заряда, поступающего в цилиндр двигателя, уменьшается из-за снижения плотности заряда. Давление в цилиндре в период зарядки определяется по уравнению Бернулли
где:
Изменение
скорости
Принимая
В четырехтактном
двигателе без наддува
ГДЕ Максимальная скорость поршня
где R –
радиус кривошипа; Из уравнений (3) и (4) имеем
ПОДСТАВЛЯЯ
Увеличение
По опытным данным в современных ДВС при полном открытии клапана на номинальном режиме Vп = 50-130 м/с.
В ЧЕТЫРЕХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЯХ БЕЗ НАДДУВА
с наддувом В двухтактных двигателях:
Тихоходные с
контурной продувкой |
;
продуктов
сгорания (остаточные газы), занимающих
часть его объема;
,
вследствие чего уменьшается плотность
подаваемого заряда.
,
, 
-
плотность заряда на впуске и в
цилиндре; 
, 
-
скорость движения воздуха на входе
во впускную систему и средняя за
процесс впуска скорость в клапане или
продув. окнах (наибольшая
скорость); 
коэффициент
затухания скорости движения заряда
в рассматриваемом сечении цилиндра; 
-
средняя скорость движения воздуха в
рассматриваемом сечении цилиндра.
показано
на стр. 50а.
-
коэффициент сопротивления впускной
системы, отнесенный к наиболее узкому
ее сечению.
, 
и 
,
получим
.
.
Рассматривая наименьшее сечение
во впускной системе и сечение цилиндра,
напишем для них уравнение неразрывности:
,
-
ПЛОЩАДЬ ПРОХОДНОГО СЕЧЕНИЯ КЛАПАНА
(ИЛИ ДРУГОГО НАИБОЛЕЕ УЗКОГО СЕЧЕНИЯ)
В М2; 
-
МАКСИМАЛЬНАЯ СКОРОСТЬ ПОРШНЯ В
М/С; SП –
ПЛОЩАДЬ ПОРШНЯ В М2.
м/с,
-
угловая скорость вращения коленчатого
вала (n –
об/мин); 
, е –
длина шатуна.
,
м/с.
В
(2) ПОЛУЧИМ
.
является
средством уменьшения 
.
В ДВС с заданной величиной 
можно
разместить клапаны с большим проходным
сечением, уменьшая отношение 
.
можно
увеличить установкой четырех клапанов,
что также снижает силы инерции каждого
клапана.
можно
увеличить, применяя камеры сгорания,
в которых клапаны размещаются наклонно.
.
;
.
,
где 
-
давление в выпускной системе,
быстроходных с прямой продувкой 
.