2.5 Процесс расширения

В результате осуществления процесса расширения происходит преобразование тепловой энергии топлива в механическую работу.

В реальных двигателях расширение протекает по сложному закону, зависящему от теплообмена между газами и окружающими стенками, утечки га-зов через неплотности, уменьшения теплоёмкости продуктов сгорания вследствие понижения температуры при расширении, уменьшения количества газов в связи с началом выпуска.

2.5.1 Показатель политропы расширения

Так же как и при рассмотрении процесса сжатия для упрощения расчётов кривую процесса расширения принимают за политропу с постоянным показателем n₂.

С возрастанием коэффициента использования теплоты, интенсивности охлаждения, отношения хода поршня к диаметру цилиндра средний показатель политропы расширения увеличивается и, наоборот, уменьшается с ростом нагрузки и линейных размеров цилиндра. Средний показатель политропы расширения n₂ незначительно отличается от показателя адиабаты k₂ и может быть определён по следующим формулам:

- для карбюраторного двигателя

,

- для дизельного двигателя

,

2.5.2 Давление и температура конца процесса расширения

Значения давления в МПа и температуры в градусах Кельвина (К) в конце процесса расширения определяется по формулам:

- для карбюраторных двигателей

,

,

- для дизельных двигателей

,

где δ - степень последующего расширения, которая определяется по формуле

.

Рассчитанные параметры процесса расширения необходимо сравнить со значениями этих параметров у современных автомобильных двигателей внутреннего сгорания, представленных в таблице 2.7.

Таблица 2.7 – Значения параметров процесса расширения

Тип двигателя	Параметры
Карбюраторный	1,23…1,30	0,35…0,6	1200…1700
Дизельный без наддува	1,18…1,28	0,2…0,5	1000…1200
Дизельный с наддувом	1,15…1,25	0,5…0,8	1000…1200

2.6 Процесс выпуска

За период процесса выпуска из цилиндра двигателя удаляются отработавшие газы.

Процесс выпуска начинается в момент открытия выпускного клапана, который происходит за 40…70º угла поворота кривошипа до прихода поршня в нижнюю мёртвую точку. Предварительное открытие клапана необходимо для качественной очистки цилиндра двигателя от продуктов сгорания и уменьшения работы, необходимой для выталкивания газов. Закрытие выпускного клапана происходит через 10…40º после прохода поршнем верхней мёртвой точки, что улучшает качество очистки цилиндра двигателя.

Точность выбора температуры остаточных газов в градусах Кельвина (К) определяется по формуле:

При расхождении между принятой величиной Т_r в пункте (2.2.2) и рассчитанной по формуле (2.69) ≥10 % параметры теплового расчёта необходимо пересчитать.