Параметри навколишнього середовища і залишкових газів

Приймаємо на впуску: тиск р ₀ = 0,1 МПа, температуру Т ₀ =293 К.

У двигуні підігрів свіжого заряду здійснюється у впускному трубопроводі, який омивається охолоджуючою рідиною, а також у циліндрах. Враховуючи те, що при підвищеній температурі заряду його щільність знижується, підігрів повинен забезпечувати підвищення температури ΔТ ₀ = 0...20 К; приймаємо ΔТ ₀ = 10 К.
Значення тиску залишкових газів для номінального режиму роботи бензинових двигунів лежить у межах р_г = (1.02…1.25)· р₀ МПа. Оскільки двигун, що проектується, має високу частоту обертання колінчастого вала при максимальній потужності, приймаємо значення тиску залишкових газів приймаємо р_г = 0,116 МПа. Двигун має ступінь стиску ε = 8 та збагачений склад суміші α = 0,83. У відповідності з цим приймаємо значення температури залишкових газів Тг = 1000 К (для бензинових двигунів значення Тг =900… 1100 К).

Параметри процесу впуску

Щільність заряду на впуску визначаємо за формулою:

ρ ₀ = р ₀ · 10⁶ /RвТ ₀ = 0,1·10⁶/287·293= 1,19 кг/м³,

де р ₀, Т ₀ – відповідно тиск і температура навколишнього середовища;
R_в =287 Дж/кг·град – питома газова стала для повітря.

Втрати тиску на впуску визначаємо з рівняння Бернулі:

, МПа,

де (β²+ξ _вп ) = (2,5...4,0) – гідравлічний опір впускної системи;

приймаємо (β²+ξ _вп )= 2,5;

ω _вп – швидкість руху заряду у впускній системі; для бензинових і дизельних двигунів ω _вп=50…130м/с. Приймаємо ω _вп=460 м/с.
Таким чином, втрати тиску на впуску:

Δр_а = 90²·2,5·1,19·10^-6/2=0,012 МПа.

Для автомобільних двигунів розрахункові значення величини Δр_а= (0.006…0.2) МПа, або Δр_а= (0.06…0.2) р ₀ МПа. Отримане нами значення входить до наведеного діапазону.

Тиск у кінці процесу впуску:

р_а= р ₀ – Δр_а = 0,1 – 0,012=0,088 МПа.

Коефіцієнт залишкових газів γ_г характеризує ступінь очистки циліндра від продуктів згоряння і визначається за формулою:

γ_г=(Т₀+ ΔТ₀)·р _г / Т_г·(ε·р_а–р_г),

Після підстановки відповідних чисельних значень параметрів знаходимо:

γ_г= (293+ 10)·0,116 / 1000·(8·0,088 – 0,116) = 0.06

Для карбюраторних двигунів γ_г = (0,04…0,1).

Температура заряду в кінці процесу впуску визначається за формулою:

Т_а= (Т ₀ + ΔТ ₀ + γ_г·Т_г) / ( 1 + γ_г).

Після підстановки чисельних значень знаходимо:

Т_а= (293+ 10+ 0,06·1000) / (1+0,06)= 342.4К.

Розрахункові значення повинні знаходитись у межах Т_а= 320…360 К.

Коефіцієнт наповнення циліндрів двигуна η_v визначається за формулою:

η_v= ε·р_а·Т ₀ / [ р ₀ ·(ε- 1 )·(Т ₀ + ΔТ ₀ + γ_г·Т_г) ].

Після підстановки відповідних значень параметрів знаходимо:

η_v = 8,5·0,088 ·293 / [0,1·(8 –1)·(293+ 10+ 0,06·1000)] = 0,812.

Розрахункові значення величини η_v для сучасних бензинових двигунів знаходяться у межах η_v= 0,7…0,85. Отримане значення η_v у нашому випадку знаходиться в існуючих межах.