Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) на данный момент являются наиболее распространенным видом силовых агрегатов транспортных средств. К ДВС предъявляется немало требований, основными из которых являются высокая мощность и топливная экономичность, а также экологичность и надежность.
Для повышения мощностных и экологических показателей работы ДВС возможно применение в них альтернативных видов топлив, а также совершенствование процесса впуска и смесеобразования [1–5].
Основным показателем качества протекания процесса впуска двигателя является коэффициент наполнения — отношение действительного количества топливовоздушной смеси, поступившей в цилиндр, к такому ее количеству, которое могло бы поместиться в рабочем объеме цилиндра при давлении и температуре, перед прохождением впускной системы.
Для двигателей с наддувом коэффициент наполнения определяется по формуле (1):
где ε — степень сжатия двигателя;
pa — давление в цилиндре двигателя, бар;
pк — давление воздуха после компрессора, бар;
Тк — температура воздуха после компрессора, К;
ΔТ — величина подогрева воздуха на впуске, К;
γост — коэффициент остаточных газов;
Tr — температура отработавших газов, К.
Главным образом на наполнение цилиндра влияет величина pa /pк , характеризующая гидравлическое сопротивление впускной системы, а также величина подогрева смеси и скорость движения топливовоздушной смеси [6–10].
Большее значение коэффициента наполнения соответствует более качественному протеканию процесса впуска, а значит и большей мощности двигателя.
В процессе впуска топливовоздушная смесь проходит по впускной системе двигателя, в которой возникают гидравлические сопротивления. Они обусловлены образованием завихрений, трением частиц воздуха между собой и стенками трубопроводов, ударами частиц из-за резких изменений проходных сечений или поворотов впускных каналов [8, 11–15]. Наличие гидравлических сопротивлений способствует снижению давления воздуха во впускной системе. Одним из путей устранения отрицательного влияния гидравлических сопротивлений является тщательная обработка внутренней поверхности впускного трубопровода [6, 16, 17].