§ 5. Процес розширення

Рис. 5. Процес розширення та залежність показника політропи від показника адіабати

За аналогією із процесом стиску процес розширення протікає за політропою з перемінним показником (рис. 5). Спочатку він збільшується, потім досягає показника адіабати і перевищує його.

У середньому чисельні значення показника політропи n₂ лежать у наступних діапазонах:

• для бензинових двигунів: n₂ = 1,23–1,30;

• для дизелів: n₂ = 1,18–1,28;

• для газових: n₂ = 1,25–1,35;

• для газодизелів: n₂ = 1,2–1,28.

Значення тиску p_b, МПа, і температури Т_b, К, наприкінці процесу розширення визначається із рівняння політропного процесу:

• для двигунів з підведенням теплоти при V = const (бензинові і газові):

pb=pzεn2 Tb=Tzεn2-1

• для двигунів зі змішаним підведенням теплоти (дизельні і газодизельні):

pb=pzδn2 Tb=Tzδn2-1

де:

δ — ступінь наступного розширення: δ=ερ.

Орієнтовні значення параметрів суміші наприкінці процесу розширення зазначені в таблиці 3.

Таблиця 3 Параметри суміші наприкінці процесу розширення
Тип двигуна	Тиск наприкінці розширення	Температура наприкінці розширення
Бензинові	рb = 0,35–0,6 МПа	Тb = 1200–1700 К
Дизельні	рb = 0,2–0,5 МПа	Тb = 1000–1200 К
Газові	рb = 0,4–0,6 МПа	Тb = 1300–1700 К
Газодизелі	рb = 0,2–0,4 МПа	Тb = 970–1250 К

ПИТАННЯ 3

Як Ви вважаєте, при зростанні частоти обертання колінчастого вала значення показника політропи розширення буде ...  зростати;  зменшуватися.

§ 6. Процес випуску

Відкриття випускного клапана в ДВЗ здійснюється за 40–80° за кутом повороту колінчастого вала до приходу поршня в НМТ (точка 3 на рис. 3). При цьому трохи знижується робота розширення, зате поліпшується очищення циліндра і знижується робота з виштовхування відпрацьованих газів.

У момент відкриття клапана починається витікання газів із критичною швидкістю 600–700 м/с. За час приходу поршня в НМТ виводиться до 70% відпрацьованих газів. При русі поршня до ВМТ швидкість витікання складає 200–250 м/с, наприкінці знижується до 60–100 м/с.

Закриття випускного клапана здійснюється через 10–50° після НМТ за кутом повороту колінчастого вала (точка 4 на рисунках 3). Це підвищує якість очищення за рахунок ежекції.

Температура залишкових газів T_r, К, визначається за формулою:

Tr=Tb(prpb)13

Ця величина не повинна істотно відрізнятися від значення T_r, що прийняте при розрахунку процесу впуску. Якщо розбіжності перевищують 5%, то розрахунок повторюють.

Критерії засвоєння

У результаті вивчення даної теми Ви повинні РОЗУМІТИ:

• ідеальні цикли дають наочне представлення про протікання процесів у реальних двигунах, але кількісні значення параметрів реальних циклів дуже далекі від них у силу ряду причин;

• надійні і достовірні результати теплового розрахунку дають тільки напівемпіричні методики теплового розрахунку, що враховують результати експериментальних досліджень, накопичений досвід конструювання, виготовлення й експлуатації двигунів.

 

У результаті вивчення даної теми Ви повинні ЗНАТИ:

• відмінності між ідеальними та реальними циклами;

• методику розрахунку процесів ДВЗ;

• параметри, які контролюються при розрахунку.

 

Ваші знання повинні забезпечувати наступні УМІННЯ:

• провести тепловий розрахунок бензинового, дизельного, газового або газодизельного ДВЗ.