Кіргізу барысы кезінде піспек ЖӨН-ден ТӨН-ге қарай қозғалады. Бұл кезде оның босатқан көлемінде вакуум пайда болады да оған сырттан дизельді қозғалтқышта ауа, ал карбюраторлы қозғалтқышта жану қоспасы, яғни жаңа заряд сорылып кіреді. Осы сору барысының көрсеткіштерін анықтау үшін алдымен теориялық жолын қарастырғанда, сору барысы кезінде ауаның жану қоспасының жүріс жолында аэродинамикалық кедергі болмайды деп есептеуге болады. Олай болса сору барысы кезінде қысым өзгермейді – тұрақты болады.
Сору барысы кезінде цилиндр ішіне кіретін жаңа зарядтың мөлшері оның ішінде алғашқы циклдан қалған жанған газдың қалдығына тікелей байланысты болады. Егер алғашқы циклда цилиндр ішінен шықпай қалған газ мөлшері көп болса, онда ол мөлшер аз болады немесе керісінше. Сондықтан, да цилиндр ішіндегі қалдық газдың мөлшері қалдық газдың коэффициенті (γr) арқылы анықталады, яғни:
γr = Мr/ М1, (24)
мұндағы Мr – цилиндр ішіндегі қалдық газдың мөлшері, кмоль; М1 – цилиндр ішіне сорылып кірген ауа немесе жану қоспаның (жаңа зарядтың) мөлшері, кмоль.
Осы Мr және М1 шамаларын анықтау үшін газ күйінің теңдеуі қолданылады
pV = RTM, (25)
мұндағы р – газ қысымы ; V – газ көлемі; R – газдың тұрақты саны; T – газдың температурасы; M – газ мөлшері.
Олай болса, қалдық газдың Мr, сорылып кірген ауаның немесе жану қоспасының М1 және жұмыс қоспасының Ма мөлшерін мына формулалар анықтайды:
Мr = (рr Vк ) / RTr, М1 = (pоVh) / RTо , Ма = (pаVа) / RTа. (26)
Мұндағы қалдық газбен (рr) кірген газ (ра) қысымдарын, сору барысын теориялық жолмен қарап отырғандықтан, сырттағы ауаның қысымымен (ро), яғни рr= ра= ро, ал кірген ауаның немесе жану қоспасының температурасын сырттағы ауаның температурасымен (То) бірдей, яғни Та = То, деп қабылдаймыз. Осы мәндерді анықтап алғаннан кейін қалдық газдың коэффициентін табамыз.
γr = Мr / М1 = (рr Vк Та ) / (paVhТr) =(рr/роŋv) [То / Тr (ε-1) (27)
Сору барысының соңында цилиндр ішіне кірген ауаның немесе жану қоспасының температурасы өзгереді. Себебі, ол қалдық газбен араласады да, оның жылуын пайдаланады. Олай болса сол температураны анықтау үшін жылу теңдестігіне қараймыз, яғни сору барысының соңындағы араласқан газдың жылуы (Qа) сырттан келген ауаның немесе жану қоспасының жылуымен (Qo) қалдық газдың жылуының (Qr) қосындысына тең болады. Сонда
Qа = Q o + Qr . (28)
Сору барысының соңындағы температуаны (Та) анықтау үшін жоғарыдағы жылулардың мәндерін орындарына қоямыз, сонда
( М1 + Мr) mcpTa = М1 mcp То + Мr mcp Тr, (29)
мұнда mcp – газдардың орташа мольдік жылу сыйымдылығы.
Қарастырылып отырған газ құрамының ішіндегі қалдық газдың мөлшері өте аз болғандықтан, бұл жылу сыйымдылығымен бірдей деп есептелінеді. Олай болса, жоғарыда анықталған жылу теңдестігін карбюраторлы және дизельді қозғатқыштар үшін пайдалануға болады. Енді осы жылу теңдестігін іздей отырып, сору барысының соңындағы қысымы ра мен температурасын Та анықтауға болады:
, МПа. (30)
Та = ( То +∆t+ γr Тr) / ( 1+ γr). (31)
Сору барысының көрсеткіштері:
1.Сору барысы қозғалтқыштың нағыз жұмыс істеу кезінде піспек ЖӨН-ден өте сала басталмайды, ол одан кешірек басталады. Себебі, цилиндр ішіндегі қалдық газ қысымы сырттағы ауаның қысымынан артық болады да цилиндр ішіне сырттағы ауа немесе жану қоспасы кіре алмайды.
2. Цилиндр ішіне кіретін ауа немесе жану қоспасының жүріс жолында кедергілер пайда болады да оның қысымын сырттағы қоршаған ауаның қысымынан кемітіп жібереді.
3. Сырттан келетін ауа немесе жану қоспасының қалдық газбен араласқандықтан ғана оның температурасы жоғарыламайды, бұдан басқа ол қызып тұрған қозғалтқыш бөлшектерімен жанасқандықтан өзінің температурасын арттыра түседі.
4. Осы айтылған себептердің салдарынан газдың негізгі көрсеткіштері, яғни қысымы мен температурасы, өзгереді. Соның салдарынан сорылған газдың тығыздығы да өзгереді. Олай болса оның цилиндр ішіне кіретін мөлшері де өзгереді. Көбінесе оның цилиндр ішіне кіретін мөлшері азайып қалады.
Цилиндр ішіне сорылып кірген ауа немесе жану қоспасының қысымы сору жолындағы аэродинамикалық кедергіні есепке алғанда сырттағы ауа қысымымен (ро) бірдей болмайды, оны мына өрнектің көмегімен анықтауға болады:
ра = ро — ∆ра, (32)
мұнда ∆ра – сору жолындағы аэродинамикалық кедергілердің әсерінен қысымның азаю мөлшері.
∆ра мөлшері жуықша түрде Бернулли теңдеуі бойынша анықталуы мүмкін
МПа,
мұндағы ξ – кіргізу жүйесінің ең тар қимасына қатысты кедергі коэффициенті; β – цилиндрдің қарастырылып жатқан қимасында заряд қозғалысы жылдамдығының азаю коэффициенті; ω – еніп жатқан жаңа зарядтың отетін клапандағы жылдамдығы, м/сек; ρк, ρо – зарядтың кірістегі тығыздығы сәйкесінше үрлеу және үрлеусіз кезінде (pк=pо кезінде ρк= ρо).
Бұл көбінесе сору жолының ұзақтығына, оның пішіні мен ішкі қабырғасының өңделу сапасына және газдың жүру жылдамдығына байланысты болады. Неғұрлым қозғалтқыштың айналу жиілігі артқан сайын, сору қысымы соғұрлым азая түседі. Сондықтан, да бұл көрсеткіш әрбір қозғалтқыштарда жеке түрде тәжірибе арқылы анықталынады. Сору барысының соңындағы температураны мына теңдеу арқылы анықтауға болады:
Та =То + ∆ Т1 + ∆ Т2 , (33)
мұнда: ∆Т1 – сорылған газдың қозғалтқыштың қызып тұрған бөлшектерімен жанасудың салдарынан температурасының артуы; ∆Т2 – сорылған газдың қалдық газбен араласқандығынан температурасының артуы.
Жуық есептегенде қалдық газдың бір пайызы сорылған газдың температурасын 8оК арыттырады. Сондықтан, былайша жазуға болады:
∆ Т2 = 8 γr , оК, (34)
мұнда γr= 6…16 % карбюраторлы, ал γr= 3…6 % дизельді қозғалтқыштар үшін қалдық газ мөлшерінің пайызы.
Жоғарыда көрсеткендей іштен жанатын қозғалтқыштардың жұмыс істеу кезіндегі сору барысының нақты көрсеткіштері теориялық мәнінен өзгешешелеу болады. Олай болса сору барысы кезіндегі цилиндр ішінің ауамен немесе жану қоспасымен толуы да өзгеше болады, яғни қозғалтқыш қажетті ауамен немесе жану қоспасымен қамтамасыз етілмей қалуы мүмкін. Сондықтан, осы көрсеткіштер цилиндірдің толу коэффициенті (ŋv) арқылы есепке алынады. Ол цилиндр ішіне қажетті мөлшердегі ауаның немесе жану қоспасының қанша бөлігі кіргендігін көрсетеді, яғни:
ŋv = Мн /МТ= Vн / Vh, (35)
мұнда Мн, Vн – цилиндр ішіне кірген жаңа зарядтың нақты кмольдік мөлшері мен көлемі, МТ, Vh – цилиндр ішіне кірген жаңа зарядтың теориялық кмольдік мөлшері мен жұмыс көлемі.
(30) теңдеуден толтыру коэффициенті анықтайтын формуланы шығаруға болады
. (36)
Цилиндрдің толу коэффицентінің мәнін арттыру үшін көптеген тәсілдер қолданылады. Солардың негізгілеріне газ тарату механизмінің арнаулы диаграммасы мен цилиндірге үрлеп кіргізетін қондырғыны жатқызуға болады.
Соратын және шығаратын клапандардың ашылып-жабылатын кезеңдерін тездетіп немесе кешіктіріп жүргізетін болғандықтан, тоқтап қалған газ ағыны ертерек қозғалады да, жылдамдық алған газ ағыны екпінімен цилиндр ішіне кіре береді. Осылайша цилиндрдің толу коэффициентінің мәнін арттырады да, қозғалтқыштың жұмыс барыстарын жақсартады.
Осы мақсат үшін айтылған тәсілден басқа ауаны сору жолына оны цилиндр ішіне айдап кіргізетін арнайы сораптар қойылады. Сорап үшін көбінесе қозғалтқыштан шыққан газдың қалдық энергиясын пайдаланатын газ турбинасын қолданады. Сол турбина сору барысы кезінде ашылған клапан арқылы сырттағы ауаны цилиндр ішіне қысыммен айдап кіргізеді. Сондықтан да мұндай жағдайда цилиндрдің толу коэффициентінің мәні жоғарылайды.