Условия протекания процессов газообмена в 4-тактных двигателях. Фазы газораспределения

При условии отсутствия гидравлических потерь на впуске в цилиндр (при бесконечно медленном перемещении поршня на малой скорости воздуха и газа) и равенства температур воздуха и стенок цилиндра параметры свежего заряда р ₀, Т ₀ (для 4-х тактного двигателя без наддува) или р _к, Т _к (для 4-х тактного двигателя с наддувом и 2-х тактного двигателя) в конце процесса наполнения были бы такими же, как и во впускном коллекторе. В цилиндр двигателя при этих условиях поступил бы теоретический весовой заряд

                                                         (3.2)

где  — плотность воздуха на впуске(при р ₀, Т ₀ или р _к, Т _к.).

В действительности процесс наполнения является весьма сложным процессом, характер которого зависит от многих факторов.

Сложность процесса обусловлена следующими обстоятельствами:

1) процесс является неустановившимся, так как скорость свежего заряда в процессе наполнения непрерывно меняется, что обусловлено переменной скоростью поршня и непрерывно изменяющейся площадью проходных сечений органов впуска;

2) процесс наполнения сопровождается теплообменом воздуха с нагретыми поверхностями,, причем теплообмен носит неустановившийся характер вследствие непрерывного изменения как температуры воздуха, так и температуры поверхности теплообмена;

3) в процессе наполнения происходит перемешивание поступающего свежего заряда и остаточных газов, которые также участвуют в теплообмене;

4) процесс наполнения сопровождается гидравлическими потерями во впускной системе;

5) протекание процесса наполнения зависит от процессов, происходящих в системе выпуска.

Перечисленные явления, сопровождающие процесс наполнения, приводят к тому, что давление воздуха в цилиндре в процессе наполнения оказывается меньше, а температура больше, чем во впускном коллекторе, и поэтому, действительный весовой заряд цилиндра оказывается меньше теоретического.

Качество процесса наполнения оценивается коэффициентом наполнения.

Коэффициентом наполнения называется отношение количества воздуха (в килограммах или молях), действительно поступившего в цилиндр и оставшегося после закрытия органов газораспределения, к тому количеству воздуха, которое могло бы поместиться в рабочем объеме цилиндрa при давлении и температуре среды перед впускными органами:

                                        (3.3)

где  и - соответственно количество киломолей и масса, кг, свежего заряда; -объем свежего заряда приведенный к условиям на впуске(р ₀, Т ₀ или р _к, Т _к ), м³;  и -количество киломолей и масса, кг, свежего заряда, теоретически способного заполнить рабочий объем цилиндра;  — плотность воздуха на впуске(при р ₀, Т ₀ или р _к, Т _к.); -рабочий объем цилиндра.

Количество воздуха, поступившего в цилиндр и оставшееся в нем после закрытия органов газораспределения, называется действительным или индикаторным весовым зарядом.

Для бензинового двигателя при подсчете коэффициента наполнения пренебрегают топливом, содержащим в смеси, и учитывают только воздух, что мало сказывается на получаемом значении  

В отличие от индикаторного полным весовым зарядом g_вп называется количество воздуха, которое прошло в цилиндр через органы впуска в течение всего процесса наполнения.

Отношение полного заряда к индикаторному называется коэффициентом продувки:

По опытным данным для четырехтактных двигателей без наддува

= 0,8  0,9; == 1,0 1,05;

для четырехтактных двигателей с наддувом

=0,85 0,95; = 1,05 1,3.