В результаті розгляду процесу наповнення можна зробити висновок, що кількість свіжого заряду, яке надійшло в циліндр за період наповнення, менше, ніж то кількість, яке могло б поміститися при пара-метрах середовища, з якої свіжий заряд надходить.
Ступінь заповнення робочого циліндра свіжим зарядом, або ступінь досконалості процесу наповнення, оцінюється коефіцієнтом наповнення.
Коефіцієнтом наповнення? Н називається відношення кількості све-Жего заряду, що стискається в циліндрі, до кількості заряду, яке могло б поміститися в обсязі робочого циліндра Vs при параметрах середовища, з якої надходить свіжий заряд.
L - кількість молей свіжого заряду, що стискається в циліндрі;
L1 - кількість молей свіжого заряду в обсязі Vs при р0 і Т0. а в слу-чаї роботи двигуна з наддувом при рк і Тк;
Мr - кількість молей залишкових газів при Тr і РR;
R? - універсальна газова постійна.
Для подальшого виведення виразу коефіцієнта наповнення зро-гавкотом такі припущення:
процес наповнення закінчується в точці а (див. рис. 25 і 26). т. е. відсутній дозарядки циліндра на початку стиснення;
абсолютна робота, що здійснюються газами за хід наповнення, дорівнює нулю;
кінетична енергія газів в циліндрі дорівнює нулю.
Відповідно до прийнятих позначеннями можна написати, що
і кількість суміші свіжого заряду з залишковими газами в кінці наповнення дорівнюватиме
З рівняння стану (див. Рис. 26) знаходимо:
При роботі двигуна без наддуву
при роботі з наддувом
Підставляючи значення М1 L і Мr в рівняння (14), отримаємо формулу для визначення коефіцієнта наповнення чотиритактних двигунів:
Можна? Н висловити і через коефіцієнт залишкових газів. так як:
При роботі двигуна з наддувом р0 = рк і Т0 = ТК. а тому отримаємо найбільш загальну формулу, справедливу і для двотактних двигунів,
Уточнене вираз коефіцієнта наповнення, запропоноване М. М. Масленниковим для чотиритактних швидкохідних двигунів з над-дувом
Дана формула включає досвідчені коефіцієнти, які враховують дозарядку циліндра? 1. продування камери згоряння? 2 і роботу наповнення? 3. Для швидкохідних двигунів ці коефіцієнти рівні. 1 = 1,02. 1,06; ? 2 = 1,1 і? 3 = 0,87. 0,88.
Відсутність досвідчених даних кількісної оцінки коефіцієнтів? 1? 2 і? 3 для різних двигунів обмежує практичне застосування формули (17).
Розгляд отриманих формул (15) і (16) дозволяє встановити вплив різних чинників на коефіцієнт наповнення. Найбільший вплив на величину коефіцієнта наповнення тисне ра. Зі збільшенням тиску ра. яке відбувається при зменшенні опору-лений впускного тракту, зростає щільність і кількість свіжого заряду, а отже, і зростає коефіцієнт наповнення. При зменшенні температури заряду в кінці наповнення Та щільність його зростає, а по-тому коефіцієнт наповнення також буде зростати.
Тиск і температура залишкових газів РR і Тr мало впливають на ве-личину? Н. так як відношення pr / Tr у формулі (15) становить незначну величину.
Коефіцієнт залишкових газів? R значно впливає на? Н; з увели-ням? r температура свіжого заряду в кінці наповнення зростає, а по-тому коефіцієнт наповнення зменшується. Досвідчені дані показують, що при збільшенні? R від 0,05 до 0,15 коефіцієнт наповнення знижується від 0,86 до 0,69.
Вплив ступеня стиснення. на? н треба розглядати спільно з впливав-ням коефіцієнта залишкових газів? r на? н.
З формул (15) і (16) випливає, що зі збільшенням. н падає. Однак зі збільшенням е коефіцієнт залишкових газів зменшується і тому? Н буде кілька зростати. Слід зазначити, що при коливанні ступеня стиснення в дизелях (? = 13. 16)? Н змінюється дуже мало і це зміна можна не враховувати.
Як випливає з визначення коефіцієнта наповнення, параметри на впуску р0 і Те безпосередньо не впливають на величину? Н. вони впливають на щільність і на вагу свіжого заряду циліндра, а отже, і на потужність, що розвивається двигуном.
Але, як показують досліди, підвищення температури на впуску Т0 зменшує перепад температур? Т (нагрівання повітря в циліндрі) внаслідок чого? Н дещо зростає. Таким чином, зміна Т0 побічно впливає на зміну? Н.
Фази розподілу впливають на перебіг процесу наповнення і на величину коефіцієнта наповнення і коефіцієнта залишкових газів. Одночасно, як це видно на схематичною діаграмі випуску (рис. 27), при правильному встановленні випередження випуску зменшується витрата енергії на виштовхування (точка 3) в порівнянні з точкою 1, коли випереджаючи-ня випуску відсутня. При занадто ранньому випередженні (точка 2) пло-ща індикаторної діаграми значно зменшується і зменшується потужність двигуна. Запізнення закриття випускного клапана дозволяє використовувати інерційний рух газів в ви-випускним трубопроводі для зниження тиску в ньому нижче р0. а отже, для кращого очищення циліндра від відпрацьованих газів.
Запізнення закриття впускного клапана сприяє збільшенню свіжого заряду, по-пер-вих, тому, що при положенні поршня у НМТ все ще залишається велика прохідний перетин впускного клапана, по-друге, тиск в циліндрі в на-чале стиснення менше р0 і повітря може надходити в циліндр і, по-третє, внаслідок інерції потоку повітря буде надходити в циліндр і при тиску більше р0. Перекриття впускного і випускного клапанів сприяє кращому очищенню циліндра, а при наддуванні здійснює продування камери згор-Ранія.
Зміна числа обертів двигуна, т. Е. Зміна швидкісного ре-жиму двигуна, впливає на швидкість потоку у впускному тракті, а следо-вательно, на величину? Ра і на? Н. Зі збільшенням числа обертів двигуна коефіцієнт наповнення зменшується, так як внаслідок збільшення гід-равліческіх опорів у впускному тракті тиск ра зменшується. Величина коефіцієнта наповнення в двигунах без наддуву зазвичай со-ставлять 0,75-0,85, а у двигунів з наддувом за рахунок зменшення? К коеф-фициент наповнення зростає.