Факторы, влияющие на процессы газообмена

1. Подогрев свежего заряда.

Во время впуска в двигатель свежий заряд подогревается от нагретых деталей. Подогрев свежего заряда способствует снижению коэффициента наполнения. На бензиновых двигателях это способствует испарению топлива, но увеличение степени подогрева будет рациональным до тех пор, пока повышение энергетических и экономических показателей двигателя будет покрывать падение этих показателей вследствие снижения коэффициента наполнения.

2. Сопротивление на впуске и выпуске.

Влияние гидравлического сопротивления впускной и выпускной систем на коэффициент наполнения проявляется через величины давления впуска и выпуска. Чем больше потеря давления на впуске, тем меньше плотность свежего заряда в цилиндре и коэффициент наполнения. Уменьшение сопротивления впускной системы достигается:

- ограничение скорости движения свежего заряда, т.е. впускной трубопровод и клапан должны иметь достаточные проходные сечения, небольшую длину и тщательную обработку;

Установка глушителей, турбин повышает сопротивление на выходе.

3.Частота вращения коленчатого вала.

С повышением частоты вращения коленчатого вала сопротивление впускной системы возрастает пропорционально квадрату частоты вращения. Поэтому давление в цилиндре в конце наполнения снижается.

Рис.4. Зависимость коэффициента наполнения от нагрузки:1- дизельный двигатель; 2- карбюраторный двигатель.

Одновременно с увеличением частоты вращения увеличивается дозарядка цилиндра, снижается подогрев воздуха и уменьшаются потери заряда из-за запаздывания закрытия впускных клапанов. Влияние всех факторов приводит к тому, что на некоторой частоте вращения коэффициент наполнения достигает максимального значения. При дальнейшем увеличение частоты вращения влияние роста гидравлического сопротивления по сравнению с эффектом дозарядки и подогрева оказывается преобладающим, в следствии чего коэффициент наполнения уменьшается.

4.Нагрузка на двигатель.

С ростом нагрузкиувеличивается развиваемая мощность двигателя. Влияние нагрузки на коэффициент наполнения у дизелей и карбюраторных двигателей различно (рис.5).

Рис.5. Влияние нагрузки на коэффициент наполнения: 1 – в дизеле; 2 – в карбюраторном двигателе.

В дизеле для увеличения мощности впрыскивается большее количество топлива, что приводит к росту температуры деталей, а значит и подогреву свежего заряда. Поэтому в дизелях с ростом нагрузки наблюдается некоторое снижение коэффициента наполнения.

В карбюраторных двигателях для увеличения нагрузки поворачивают дроссельную заслонку, создавая тем самым меньшее сопротивление на впуске. При этом увеличивается количество свежего заряда, а прогрев его снижается. Поэтому зависимость коэффициента наполнения близка к линейной.

5. Размеры и количество клапанов.

При увеличении размеров или количества клапанов снижаются потери на впуске и выпуске, что приводит к соответствующему повышению коэффициента наполнения.

Определение влияния на коэффициент наполнения может оказывать также и расположение клапанов. При верхних клапанах впускной трубопровод получается более выгодной формы, благодаря чему сокращается его сопротивление.

6. Материал деталей.

Применение алюминиевых сплавов для деталей цилиндро-поршневой группы вместо чугуна позволяет значительно понизить их температуру, что снижает подогрев заряда и обеспечивает повышение коэффициента наполнения.

7.Условия окружающей среды.

Чем ниже температура окружающей среды и выше атмосферное давление, тем больше масса свежего заряда заполнит цилиндр двигателя.

Занятие 1