Для расчета мощности компрессора по формуле (3.5) требуется знать G_в для степени повышения давления р₂/р₁ определяемой типом двигателя. Расчет массового расхода воздуха через двига­тель относится к важнейшим предпосылкам для проектирова­ния компрессора. Сначала выполняется прикидочный расчет массового расхода воздуха исходя из мощности двигателя и при­нятого коэффициента избытка воздуха для сгорания.

С целью упрощения последующие расчеты будут выполняться применительно к работе двигателя на жидком топливе, при этом принимается, что нагнетатель сжимает только воздух; при нагне­тании смеси объем топлива не учитывается по сравнению с объ­емом воздуха. Массовый расход воздуха определяется исходя из минимально потребного количества воздуха для полного сгора­ния L₀, коэффициента избытка воздуха ? и массового расхода топлива G_топ:

G_в = С_топ?L₀ кг/с, кг/ч.

Аналогично удельному расходу топлива g_e = G_топ /N_e можно определить удельный расход воздуха

Например, для двигателя с принудительным зажиганием, имеющего ? = 1, удельный расход воздуха составит: 0,25 ? кг топлива / л. с. ч. ? 1 ? 14,5  кг воздуха / кг топлива = 3,62 кг воздуха / л. с. ч..

Для расчета массового расхода воздуха целесообразнее использовать удельный индикаторный расход топлива g_i, т. е. расход топлива, отнесенный к индикаторной мощности, так как его значение не изменяется так сильно, как значение эффектив­ного расхода топлива g_i:

Для газойля L₀ равняется 14... 14,3; для бензина — приблизительно 14,5 кг воздуха/кг топлива. Меха­нический к. п. д. двига­теля ?_m при полной на­грузке в зависимости от размеров двигателя и ча­стоты вращения составляет 0,75 ... 0,85.

Удельный расход топ­лива является в принципе величиной, обратной к. п. д. Взаимосвязь между удель­ным расходом топлива (безразлично, индикаторного, эффективного или отнесенного к мощности совершенного двигателя) и к.п.д. ? выражается следующим уравнением:

При низшей теплоте сгорания 4,1868?10⁷ Дж/кг (10 000 ккал/кг) зависимость между к. п. д. и массовым расходом топлива прини­мает вид:

По приведенному выше определению, ? — это суммарный коэффициент избытка воздуха, т. е. определяемый исходя из общего расхода воздуха G_в (включая массовый расход воздуха на продувку). Для лучшего отличия эту величину будем далее обозначать ?_с. Взаимосвязь между коэффициентом избытка воз­духа ? и индикаторным расходом топлива g_i видна из табл. 3.1.

Во второй и третьей графах этой таблицы приведены сред­ние значения удельных расходов топлива по литературным и экспериментальным данным, а в четвертой графе — полученные при расчете по эмпирической формуле Ваншейдта ?_i = ?_i0?^1/?, в которой принято ?_i0 = 0,33, и по уравнению (3.8). При этом г); о является теоретическим значением, которое получается для коэффициента избытка воздуха, равного единице.

На рис. 3.4 табличные значения показаны графически. Приведенные значе­ния следует рассматривать лишь как ориентировочные, поскольку остались неучтенными влияния степени сжатия (сорт топлива), способа сгорания (у дизеля — предкамера, непосредственный впрыск) и размеров цилиндра.

Приведем примеры расчета удельного расхода воздуха по уравнению (3.7) для двигателей различных типов.

Четырехтактный двигатель с принудительным зажиганием без наддува: g_в = 0,238?1,1?14,5/0,8 = 4,75 кг/кВт?ч [3,49 кг/(л. с. ч)].

Четырехтактный дизель малых размеров с предкамерой, без наддува: g_в = 0,232?1,3?14,3/0,8 = 5,34 кг/кВт?ч [3,93 кг/(л. с. ч)].

Четырехтактный дизель средних размеров без наддува и без продувки: g_в = 0,197?1,7?14,3/0,82 = 5,84 кг/кВт?ч [4,3 кг/(л. с. ч)].

Для четырехтактного дизеля с наддувом и продувкой суммарный коэффи­циент избытка воздуха складывается из коэффициента избытка воздуха для сгора­ния и коэффициента продувочного воздуха: g_в = 0,190 (1,8 + 0,4) 14,3/0,85 = 7,03 кг/(кВт?ч) [5,17 кг/(л. с. ч)];

для двухтактного дизеля больших размеров с продувкой (без наддува): g_в = 0,1835 (2,2 + 1,0) 14,3/0,85 = 9,88 кг/(кВт?ч) [7,27 кг/(л. с. ч)].

Полученные величины удельного расхода воздуха являются ориентировоч­ными и могут отклоняться как в большую, так и в меньшую сторону.

В уравнении (3.5) для определения мощности компрессора G_в заменяется на g_в N_е:

Приме р. Двигатель с принудительным зажиганием, механическим над­дувом (без продувки) имеет следующие параметры: N_е = 200 кВт; H_ад = 4 ? 10⁴ Н?м/кг (соответствует давлению наддува 1,55 бар); ?_к = 0,55. Тогда мощность компрессора