Для выяснения факторов, влияющих на наполнение цилиндра свежим зарядом, проанализируем правую часть уравнения.
Первый член правой части можно записать в виде: ε / (ε-1) = Va / Vs. Эта величина всегда больше I (так как Va>Vs), и для конкретной конструкции двигателя является величиной постоянной. Она учитывает возможность размещения свежего заряда как в объеме Vs, описываемом поршнем, так и в объеме камеры сжатия Vc.
Расшифруем средний член правой части уравнения (5). На основании уравнения состояния запишем для удельных объемов воздушного заряда:
V= 1/γa =(RTa )/Pa
vο= 1/γо =RTo /Po
Найдем отношение удельных весов заряда γа / γо :
γа/γо=(RT0 Pa )/(RTa P0 )=(T0 Pa ) / Ta P0 )
Как видно, член (PaTo) / (PoTa) учитывает уменьшение удельного веса воздуха в цилиндре (γа) при параметрах Pa, Та по сравнению с его удельным весом (γо) перед впускными органами при параметрах Po, To. Уменьшение удельного веса определяется гидравлическим сопротивлением впускного тракта ( ΔP = Ро — Pa) и нагревом воздуха от остаточных газов и стенок цилиндра (ΔT = Та-To).
Практика показала, что величина члена (PaTo) / (PoTa) практически не зависит от изменения внешних условий — при заданном режиме работы двигателя изменение γа прямо пропорционально изменению γо. Это объясняется тем, что относительные гидравлические потери и относительный нагрев воздуха при наполнении цилиндра меняются незначительно.
Последний член уравнения (5) — (1 / (1+γг)) — определяется степенью совершенства системы газообмена в рабочем цилиндре. Он учитывает, насколько уменьшается содержание воздуха в цилиндре из-за остаточных газов, полностью определяется конструкцией и эксплуатационным состоянием органов газообмена и для заданного режима работы двигателя также практически не зависит от изменения внешних условий.
Таким образом, все величины, определяющие коэффициент наполнения, не зависят от параметров окружающей среды. Следовательно, и ηн не зависит от внешних условий: будет ли двигатель работать на уровне моря или на высоте 5000 м над уровнем моря, где давление Ро примерно вдвое меньше, — коэффициент наполнения не изменится. То же произойдет при переходе теплохода из арктических морей в южные, где температура окружающей среды выше.
Несмотря на постоянство коэффициента ηн , при изменении параметров окружающей среды вес заряда воздуха в цилиндре уменьшается примерно пропорционально увеличению температуры To (или уменьшению давления Po ). Это приводит к необходимости такого же уменьшения подачи топлива на цикл и к снижению мощности двигателя.
Как правило, численная величина ηн меньше I. Однако возможен случай, когда ηн ≥ 1. Это может произойти, когда γа / γо → I, γг → 0. Поскольку Va > Vs, то при отсутствии потерь на впуске, хорошей очистке цилиндра от остаточных газов и при низкой температуре стенок цилиндра воздух может занять весь объем Va, откуда естественно соотношение:
ηн ≈ Va /Vs >1
В процессе эксплуатации техническое состояние двигателя изменяется — закоксовываются продувочные и выпускные окна, газоотводящие каналы, ухудшается теплоотвод цилиндра и т.д. Эти факторы приводят к увеличению гидравлического сопротивления газовоздушного тракта, повышенному коэффициенту остаточных газов, росту температуры воздушного заряда и как итог — к снижению коэффициента наполнения и уменьшению веса заряда в цилиндре. В таких случаях требуется уменьшать подачу топлива и снижать мощность двигателя.
Таким образом, изменение внешних условий приводит к изменению весового заряда воздуха в цилиндре; коэффициент наполнения при этом не изменяется. При изменении технического состояния дизеля вес воздуха изменяется через соответствующее изменение коэффициента наполнения.
Смотрите также:
а) Понятие коэффициента наполнения
