Процесс впуска представляет собой сложный термодинамический процесс в открытой термодинамической системе, который сопровождается изменением объёма цилиндра, проходного сечения впускных клапанов, сопротивления на впуске. В этом процессе протекают все диссипативные явления, вызванные трением, теплообменом и диффузией. Точный расчёт процесса впуска возможен лишь на основе численного решения системы дифференциальных уравнений, что выходит за рамки настоящей курсовой работы.

В курсовой работе ограничимся определением параметров рабочего тела в конце процесса впуска, используя многочисленные экспериментальные данные, полученные при исследовании двигателей подобных типов.

За началоцикла примем, точку "r", которая соответствует концу процесса выпуска или началу впуска, а поршень находится в ВМТ. Количество рабочего тела в цилиндре в этом случае минимально, поэтому погрешности в оценке параметров рабочего тела сравнительно мало влияют на общий результат расчёта.

На основании статистических опытных данных принимаем параметры рабочего тела в точке "r" для бензиновых двигателей с наддувом:

(МПа) ;

Давление в цилиндре в конце впуска отличается от давления наддува Р_к в меньшую сторону за счёт потерь давления при впуске (главным образом в клапанных устройствах):

(6.1)

где = (0,05-0,15). Р_к - потеря давления при впуске.

Давление в цилиндре в конце впуска составит:

(МПа)

Температуру в цилиндре в конце впуска определяют по формуле, полученной на основе баланса энергии при впуске:

(5.2)

где - повышение температуры свежего заряда при впуске за счёт подогрева от стенок (для дизельных двигателей = 20 - 40 К);

γ - коэффициент остаточных газов (для дизельных двигателей γ = 0-0,05);

Температуру в цилиндре в конце впуска определяем по формуле (5.2):

(К)

Величины Т_r и γ, принятые при расчете процесса впуска, в дальнейшем могут быть проверены и при необходимости уточнены.

Важнейшей характеристикой процесса впуска является коэффициент наполнения η_v , который равен отношению количества свежего заряда, действительно поступившего в цилиндр, к теоретическому количеству свежего заряда, который помещается в рабочем объеме цилиндра при параметрах на впуске (P_k ,T_k ).

Для расчета коэффициента наполнения служит формула:

(5.3)

Коэффициент наполнения влияет на количество свежего заряда в цилиндре и, следовательно на мощность. Поэтому всемерно стремятся к увеличению коэффициента наполнения, снижая потери при впуске () и осуществляя продувку камеры сгорания в период газообмена.

5. Расчёт процесса сжатия

В процессе сжатия происходит уменьшение объема, поэтому давление и температура тела в цилиндре возрастают. На процесс сжатия сильное влияние оказывает теплообмен со стенками, а также трение и диффузия при движении и перемешивании рабочего тела. Теплообмен со стенками приводит к подводу теплоты к рабочему телу, когда его температура низка. В конце процесса сжатия температура рабочего тела превосходит температуру стенок и направление теплового потока меняется - он направлен от рабочего тела к стенкам, то есть происходит теплоотвод. Поэтому процесс сжатия является сложно-политропным с переменным показателем политропного процесса.

Для определения параметров рабочего тела в конце сжатия используют понятие условно политропного процесса с постоянным средним показателем n₁ . Величины n₁ определены для разных типов двигателей путем обработки многочисленных опытных индикаторных диаграмм (для дизельных двигателей n₁ = 1,32 - 1,39)

На основании уравнений политропного процесса давление в конце сжатия:

(МПа) (7.1)

Температура в конце сжатия:

(К) (7.2)

В конце процесса сжатия (условно в точке "с") начинается процесс сгорания, который протекает различно в бензиновых и дизельных двигателях.

В бензиновых двигателях практически вся смесь приготовлена для сгорания, средняя скорость сгорания велика, а продолжительность сгорания сравнительно небольшая.

6. Расчет процесса сгорания