Весовой заряд цилиндров и коэффициент наполнения
Мощность, развиваемая двигателем, в первую очередь зависит от качества топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндр в такте впуска. Очевидно, что чем больше будет это количество, тем большую мощность разовьет двигатель.
Весовым зарядом цилиндра называется вес воздуха (топливовоздушной смеси – для карбюраторного двигателя), поступившего в цилиндр за время такта впуска и оставшегося в цилиндре к моменту закрытия клапанов впуска. Различают теоретический и действительный весовые заряды.
Под теоретическим весовым зарядом qТ понимают заряд, который может поместиться в рабочем объеме цилиндра Vn при давлении и температуре, равным давлению и температуре во впускном коллекторе двигателя:
qТ = ρ ∙ g ∙ Vn, Н (11)
где ρ – плотность воздуха во впускном коллекторе, кг/м3;
g – ускорение свободного падения, g ≈ 9,81 м/с2;
Vn – рабочий объем цилиндра, м3.
Под действительным весовым зарядом qД понимают заряд, который в действительности поступил в цилиндр и остался в нем.
В двигателях с впуском из атмосферы (невысотных двигателях, например – Lycoming IO-360-L2A) действительный заряд цилиндра получается всегда на 10…15 % меньше теоретического. Это происходит за счет гидравлических потерь во впускных трубопроводах, влияния остаточных газов и нагрева смеси от стенок цилиндров в процессе впуска.
|
|
|
В двигателях с нагнетателем (например – АШ-62 ИР) теоретический и действительный весовые заряды возрастают за счет увеличения плотности смеси на впуске. В этом случае действительный весовой заряд цилиндра может быть и больше теоретического. Объясняется это тем, что давление остаточных газов в камере сгорания меньше давления наддува и, следовательно, после открытия впускного клапана некоторое количество смеси может поступить в нее за счет сжатия остаточных газов до давления, существующего на впуске.
Отношение действительного весового заряда цилиндра к теоретическому называется коэффициентом наполнения ηV:
. (12)
Отсюда действительный весовой заряд цилиндра равен:
qД = ηV ∙ qТ = ηV∙ ρ ∙ g ∙ Vn. (13)
Величина коэффициента наполнения характеризует степень заполнения воздухом (смесью) цилиндров двигателя. Для двигателей с впуском из атмосферы коэффициент наполнения составляет ηV = 0,85…0,90. Для двигателей с нагнетателем коэффициент наполнения может быть больше единицы и достигает величин ηV = 1,10…1,12.
|
|
|
Увеличить действительный весовой заряд цилиндра можно путем увеличения плотности воздуха на впуске ρ и увеличения коэффициента наполнения ηV. Плотность ρ прямо пропорциональна давлению и обратно пропорциональна температуре. Если снижать температуру воздуха (смеси) и увеличивать наддув, то будет увеличиваться плотность ρ и, следовательно, весовой заряд цилиндра qД. На некоторых двигателях с нагнетателями для охлаждения воздуха на выходе из нагнетателя устанавливают радиаторы, которые позволяют при том же давлении наддува получить более высокую плотность воздуха.
Коэффициент наполнения можно увеличить рациональным выбором моментов открытия и закрытия впускного клапана, уменьшением гидравлических потерь во впускной системе путем увеличения проходных сечений трубопроводов и придания им плавных переходов, а также увеличения проходного сечения впускного клапана за счет увеличения его диаметра, высоты подъема или за счет увеличения количества впускных клапанов.
При рассмотрении высотной характеристики был приведен пример такой характеристики для двигателя М-14П, являющегося промежуточным между невысотными и высотными двигателями. В этом примере отсутствовала зависимость удельного расхода топлива от высоты. Типовая высотная характеристика невысотного двигателя (Lycoming IO-360-L2A) имеет вил, приведенный на рис. 6.
|
|
|
Изменение мощности с высотой, обозначенное сплошной линией, характерно для случая, когда на вал двигателя установлен винт изменяемого шага (ВИШ), позволяющий сохранять постоянное число оборотов с подъемом на высоту. При установке на двигатель винта фиксированного шага (ВФШ) число оборотов двигателя с подъемом на высоту будет падать, и уменьшение эффективной мощности будет более значительным, чем в первом случае (на высотной характеристике – линия, обозначенная пунктиром).
Удельный расход топлива qе с подъемом на высоту возрастает. Это объясняется тем, что с увеличением высоты индикаторная мощность Ni уменьшается в большей степени, чем мощность трения, и, следовательно, доля индикаторной мощности, затрачиваемая на преодоление трения, при подъеме на высоту увеличивается, что приводит к падению механического КПД ηм.
Уменьшение мощности невысотных двигателей с подъемом на высоту приводит к тому, что самолеты с такими двигателями имеют невысокие летно – технические характеристики (малый потолок, малые грузоподъемности и скороподъемность, невысокую скорость горизонтально полета и т.д.). Стремление к улучшению ЛТХ самолетов с поршневыми двигателями привело к созданию высотных двигателей.
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 1446; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!