Процесс наполнения дизеля

Понятие коэффициента наполнения

В процессе газообмена, независимо от тактности дизеля, поступающий в цилиндр свежий заряд не заполняет всего объема цилиндра. Часть продуктов сгорания от предыдущего цикла неизбежно остается в цилиндре. Чем больше остается газов, тем меньше по весу заряд воздуха в цилиндре, следовательно, меньшее количество топлива может быть сожжено. Мощность цилиндра уменьшается.

В качестве критерия совершенства очистки цилиндра используется понятие «коэффициент остаточных газов» γг, равный отношению количества молей остаточных газов Мг к количеству молей свежего заряда L, поступившего в цилиндр:

γr = Mr /L

Кроме остаточных газов, на количество свежего заряда в цилиндре влияют и другие факторы: сопротивление впускной системы ΔPa, нагрев свежего заряда от стенок цилиндра и от остаточных газов. При повышении сопротивления впускной системы конечное давление в цилиндре Pa уменьшается, что приводит к снижению удельного веса заряда и уменьшению его количества. К таким же результатам приводит и повышенный нагрев заряда, поскольку при нагреве также снижается удельный вес. Совокупность всех указанных факторов учитывается в расчетах теоретических циклов коэффициентом наполнения ηн .

Коэффициент наполнения равен отношению весового количества воздуха G0 , находящегося в цилиндре в конце процесса наполнения, к тому количеству воздуха Gs , которое могло бы поместиться в рабочем объеме цилиндра Vs при параметрах воздуха перед впускными органами:

ηн = G0 /Gs

Если обозначить:

Vo — действительный объем воздуха, поступившего в цилиндр при параметрах перед впускными органами;

Ls — количество молей воздуха, которое могло бы поместиться в рабочем объеме Vs при параметрах перед впускными органами, то можно написать:

ηн=G0Gs=V0Vs=LLs

Выведем зависимость для определения коэффициента наполнения. Обозначим: Ma -количество молей свежего заряда и остаточных газов, действительно находящееся в цилиндре в момент начала сжатия (точка а цикла). Тогда:

Ma = L+Mr = L(1+γr)

На основании уравнения состояния можно написать:

PV = (G/μ) μRT
Так как:

Gaa = Ma

G0o = L

Pa Va = Ma μR Ta

P0 V0 = L μR T0

Откуда можно найти:

Ma =(Pa Va)/(μR Ta)

L = (P0 V0)/(μR T0)

На основании уравнения (3) запишем:

(Pa Va)/V (μR Ta) = [(P0 V0)/(μR T0)] (1+γr)

Или:

(Pa Va)/Ta = [(P0 V0)/ T0] (1+γr)

Так как:

Vs = (Va — Vc ) = Vc (ε-1)

Vo = ηн V= ηн Vc (ε-1)

то, подставив эти величины в последнее уравнение и выделив ηн, получим:

ηн=εε1×PaTsP0Ta×11+γr

Уравнение (5) справедливо для 4-тактного двигателя без наддува, у которого параметры воздуха перед впускными органами есть параметры окружающей среды. Для двигателей с наддувом уравнение принимает вид:

ηн=εε1×PaTsPsTa×11+γr

где Ps, Ts — давление и температура воздуха перед впускными органами — в продувочном ресивере.

Для 2-тактных дизелей коэффициент наполнения, отнесенный ко всему ходу поршня, выразится уравнением:

ηн=εε1×PaTsPsTa×11+γr+(1Ψs)

где ε = Va / Vs — действительная степень сжатия;

Ψs = h / S = Vh/ Vs — доля потерянного хода поршня;

h — потерянный ход поршня; это часть хода поршня от НМТ до момента начала сжатия в цилиндре (начало сжатия определяется моментом закрытия продувочных и выпускных органов системы газообмена).

Член (1-Ψs ) учитывает, насколько уменьшается коэффициент наполнения из-за потерянного хода. Если бы в потерянном объеме Vh размещался свежий заряд при тех же условиях, что и в объеме Va, то (1-Ψs) = 1.

Уравнение (7) является наиболее общим, может быть применено как для 2-тактных, так и 4-тактных ДВС. В последнем случае обычно полагают Ψs=0.

Смотрите также:

б) Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на процесс наполнения

в) Расчет процесса наполнения

Февраль, 22, 2015 722 0
Читайте также