В реальном двигателе в начале каждого цикла в цилиндр поступает извне воздух или смесь топлива с воздухом. Процесс, в течение которого происходит заполнение цилиндра воздухом или смесью воздуха с топливом, называется процессом наполнения. Параметры процесса наполнения, опре­деляющие количество поступающего воздуха или смеси в цилиндр двига­теля, зависят от целого ряда факторов. Основным таким фактором является падение давления воздуха или смеси при поступлении в цилиндр.

Величина падения давления зависит от сопротивления движущемуся потоку во впускном тракте двигателя. Вследствие этого сопротивления дав­ление свежего заряда в конце впуска р_а (рис. 25) в четырехтактном двигателе всегда меньше давления перед впускным органом (р₀ или р_k).

Величина падения давления в конце впуска равна ?р_а = р₀ — р_а, а с наддувом (рис. 26) ?р_к = р_к — р_а. Воздух или смесь, заполняя ци­линдр двигателя, от соприкосновения с горячими стенками его нагреваются, вследствие чего плотность заряда уменьшается и уменьшается его вес.

В конце сжатия остаются отработавшие газы, которые называются остаточными газами. Температура Т_r и давление р_r остаточных газов значи­тельно выше температуры и давления свежего заряда перед впускными орга­нами. Свежий воздух смешивается с остаточными газами и нагревается, кроме того, как это видно на индикаторной диаграмме (см. рис. 25), в двига­телях без наддува сокращается продолжительность впуска, так как началь­ная часть процесса впуска теряется на расширение остаточных газов от дав­ления р_r до давления р₀. Наличие в цилиндре остаточных газов уменьшает количество свежего заряда. Если принять процесс впуска как процесс уста­новившегося движения, то можно применить к нему уравнение Бернулли.

Пренебрегая начальной скоростью движения у входа во впускной тракт, можно написать

где ? — скорость протекания воздуха через впускной клапан;

?₀ — коэффициент сопротивления впускного тракта;

?₀ — плотность воздуха при давлении р₀.

Откуда

Следовательно, потеря давления свежего заряда пропорциональна квадрату скорости его в проходном сечении впускного клапана.

Применяя к процессу впуска уравнение неразрывности потока, можно написать

Для уменьшения скорости свежего заряда отношение F/f должно быть минимальным, поэтому в быстроходных двигателях применяют два впуск­ных клапана.

Значения F/f изменяются в следующих пределах:

Определив из уравнения (9) величину скорости ш_т, можно из уравнения (8) определить ?р_а и величину давления в конце впуска.

Рассматривая процесс впуска как процесс истечения с малым перепадом давления, можно приближенно написать

Откуда давление в конце впуска (или в начале сжатия) будет равно

При работе двигателя с наддувом

Здесь, кроме ранее обозначенных величин, ? — коэффициент, учиты­вающий вредные сопротивления; ? = 0,60?65.

Подставляя в выражение (8) значение ?_т из уравнения (9), находим

где постоянная для данного двигателя величина

Таким образом, при работе двигателя потери давления на впуске, при сохранении неизменными свободного сечения впускного клапана и впуск­ного тракта, зависят только от числа оборотов вала и пропорциональны квадрату числа оборотов.

По опытным данным, давление в конце впуска (в начале сжатия) в че­тырехтактных двигателях составляет:

Меньшие значения относятся к быстроходным двигателям.

Температуру свежего заряда в конце впуска (в начале сжатия) Т°_аК можно определить из уравнения баланса тепла, составленного для свежего заряда в количестве L молей и остаточных газов в количестве М_r молей до их смешения в цилиндре и после смешения в конце впуска:

Разделив все члены этого уравнения на L и обозначив M_r / L = у_r, находим

Значения Т_а для номинального режима работы колеблются у двигателей:

Карбюраторные двигатели имеют более высокую температуру Т_а вслед­ствие малой степени сжатия, повышенного количества остаточных газов и более высокой температуры Т_r.