Количество продуктов сгорания

 

При полном сгорании топлива () продукты сгорания состоят из углекислого газа СО₂, водяного пара Н₂ O, избыточного кислорода O ₂ и азота N ₂.

Общее количество продуктов полного сгорания жидкого топлива (кмоль пр.сг./кг топл.)

 ,

При неполном сгорании топлива () продукты сгорания представляют собой смесь окиси углерода СО, углекислого газа СО₂, водяного пара Н₂ О, свободного водорода H ₂ и а зота N ₂.

Общее количество продуктов неполного сгорания жидкого топли­ва (кмоль пр.сг./кг топл.)

 .

 

Параметры процесса впуска

 

Давление в конце впуска (МПа) является основным фактором, определяющим количество свежего заряда, поступающего в цилиндр двигателя:

или

Потери давления D p _a за счет сопротивления впускной систе­мы и затухания скорости движения заряда в цилиндре при некотором допущении можно определить из уравнения Бернулли:

,

где ; b - коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра; x_вп - коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому сечению; w_вп - средняя скорость заряда в наименьшем сечении впускной системы (как правило, в клапане или в продувочных окнах); r _к  и r ₀ - плотность заряда на впуске соответственно при наддуве и без него (p _к = p ₀ и r _к = r ₀). 

По опытным данным в современных автомобильных двигателях на номинальном режиме

 и .

Гидравлические потери во впускной системе уменьшаются при уве­личении проходных сечений, придании обтекаемой формы клапанам, об­работке внутренних поверхностей впускной системы, правильном выборе фаз газораспределения и т.д.

У четырехтактных двигателей величина D p _a колеблется в пределах (МПа):

для карбюраторных двигателей……………………. (0,05 … 0,20)P₀

для дизелей без наддува................. ……………………….(0,03... 0,18)P₀

для дизелей с наддувом.................. ……………………….(0,03... 0,10)P₀

Дизели по сравнению с карбюраторными двигателями при той же частоте вращения имеют несколько пониженное значение D p _a. Это объясняется снижением гидравлических сопротивлений благодаря отсутствию карбюратора и более упрощенной впускной системе. Плотность заряда (кг/м³) на впуске

  или  , (3)

где R _в  - удельная газовая постоянная воздуха:

 - универсальная газовая постоянная.

Коэффициент остаточных газов g_r характеризует качество очистки цилиндра от продуктов сгорания. С увеличением g_r умень­шается количество свежего заряда, поступающего в цилиндр двига­теля в процессе впуска.

Коэффициент остаточных газов для четырехтактных двигателей:

- с учетом продувки и дозарядки цилиндра

 

 ;

 

- без учета продувки и дозарядки

 

 ,

где e - степень сжатия; j_оч и j_доз - соответственно коэффициенты очистки и дозарядки.

При определении g_r для двигателя без наддува применяется коэффициент очистки , а коэффициент дозарядки, на но­минальном скоростном режиме, , этого можно добиться при подборе угла опаздывания закрытия впускного клапана в преде­лах 30... 60°. При этом на минимальном скоростном режиме () возможен обратный выброс свежего заряда в пределах 5%, т.е. . На остальных режимах значения j _доз можно получить, приняв прямую линейную зависи­мость j _доз от скоростного режима.

В четырехтактных двигателях величина g_r зависит от сте­пени сжатия, параметров рабочего тела в конце впуска, частоты вращения и других факторов. С увеличением степени сжатия e и температуры остаточных газов T_r величина g_r уменьшается, а при увеличении давления p_r остаточных газов и частоты вращения n  - возрастает.

Величина g_r  изменяется в пределах:

для бензиновых и газовых двигателей без наддува 0,04 … 0,10;

для дизелей без наддува...................................... 0,02 … 0,05.

 

При наддуве величина коэффициента остаточных газов снижается.

В конце впуска температура

 

.

Величина T _a  в основном зависит от температуры рабочего те­ла, коэффициента остаточных газов, степени подогрева заряда и в меньшей степени от температуры остаточных газов.

У современных четырехтактных двигателей температура T _a  в конце впуска изменяется в пределах:

для карбюраторных двигателей............. 320 … 370 °К;

для дизелей............................................... 310 … 350 °К;

для четырехтактных двигателей с наддувом 320 … 400 °К.

Наиболее важной величиной, характеризующей процесс впуска, является коэффициент наполнения, представляющий собой отношение действительного количества, свежего заряда, поступившего в цилиндр, к тому количеству, которое могло поместиться в рабочем объеме цилиндра при условия, 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, по­ступающего в цилиндр двигателя в процессе впуска, соответственно в кг, м³, моль; G ₀ , V ₀, М₀ - количество заряда, которое могло бы поместиться в рабочем объеме цилиндра при p ₀ и T ₀ (или p _к и Т_к), соответственно в кг, м³, моль.

Для четырехтактных двигателей с учетом продувки и дозарядки цилиндра коэффициент наполнения

.

Для четырехтактных двигателей без учета продувки и дозарядки

 

.

Величина коэффициента наполнения в основном зависит от тактности двигателя, его быстроходности и совершенства системы газо­распределения.

Значения коэффициента наполнения h _v для различных типов автомобильных и тракторных двигателей при работе их с полной на­грузкой изменяются в пределах:

для карбюраторных двигателей………………………………. 0,7 … 0,90;

для дизелей без наддува................. …………………………………0,8 … 0,94;

для дизелей с наддувом.................. …………………………………0,8 … 0,97.