ТРП-24. Процесс расширения. Давление и температура в конце процесса расширения.

В процессе расширения (рабочий ход) производится механи­ческая работа за счет тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива. В действительном цикле рабочий ход начинается при сго­рании (точка с', рис. 73) и заканчивается, когда начинается процесс выпуска отработавших газов. При расчете цикла за начало про­цесса расширения принимают точку z при максимальных расчетных значениях p_Z и Т _Z (в двигателе с искровым зажиганием V_z = V_c, в дизеле V_z = ρV^`z). Считают, что процесс в четырехтактном цикле оканчивается в НМТ (точка b без учета предварения открытия выпуск­ного клапана).

В начале процесса расширения продолжается интенсивное сгора­ние топлива.

Температура газа, подсчитанная по индикаторной диаграмме, достигает наибольшего значения в процессе расшире­ния правее точки Р_мах.

Это указывает на то, что в данный период (на рассматриваемом участке диаграммы до точки Т_мах) интенсивно выделяется теплота.

Одновременно вследствие большой разности температур Т — Т _ст.ср (Т_ст.ср — средняя температура поверхности, ограничивающей рабочий объем цилиндра) и большой скорости движения газов интенсивно передается теплота от газа в стенки головки блока, цилиндра и днище поршня.

В начале процесса расширения (от точки с' до точки Р_мах), когда сгорание происходит с интенсивным выделением теплоты и резким повышением давления, показатель политропы n ₂ имеет отрицательное значение, доходя до нуля в точке Р_мах. На участке от Р_мах до Р_мах показатель п₂ становится положительным, и в точке Т_мах  n₂ = 1. Определить показательно индикаторной диаграмме на участке до Т_мах практически невозможно.

Ввиду трудности определения переменных значений показателя n₂ для расчета параметров конца процесса расширения пользуются значениями средних показателей n₂.

Для политропного процесса при среднем показателе n ₂ в дизеле давление и температура конца расширения в точке b (см. рис. 73) определяются по формулам:

Температура в конце расширения:

Давление в конце расширения:

Для ориентировочных вычислений n₂   карбюр. ДВС: n₂=1,22+130/n; дизельных: n₂=1,18+130/n;

Средние значения n₂: карбюр. ДВС: 1,25..1,33

дизельные: 1,22..1,25

ТРП-25 Процес выпуска.

Рис 1 - Участок индикаторной диаграммы, характеризующий процесс выпуска в четырехтактном двигателе. 

Рис. 2 Протекание процесса выпуска в четырехтактном двигателе при рг >Ра

Рис. 3 Протекание процесса выпуска в четырехтактном двигателе при Р _r <Ра

 

В 4-х тактном двиг. от момента откр. выпускного клапана в т. l (рис. 1) до некоторого значения давления, равного критическому р_kp, истечение отраб. газов происходит с крити­ческой скор., равной 600—700 м/сек. Истечение газов с указанной скор. сопровождается резким шумом. За этот период, заканчивающийся вблизи ВМТ, из цил-ра двиг. удаляется 60—70% от­раб. газов. Удаление большого количества газов за период истечения с критической скор. к моменту, когда поршень нахо­дится вблизи н.м.т., приводит к заметному снижению давления в цил. При возвратном движ. поршня отраб. газы вытал­киваются и они вытекают с меньшей скор. (200—250 м/сек). Работа, затрачиваемая на удаление отраб. газов, а также степень очистки цил. зависят от фаз проц. выпуска. Из приведен-ной на рис. 1 индик. диагр. видно, что при чрезмер­но раннем откр. клапана (точка l ^! ) потерянная работа расшире­ния, определяемая площадью l ^! bb ^! l ^!, оказывается чрезмерно большой и не будет компенсирована уменьше­нием абсолютной работы, затрачивае­мой на выталкивание. Откр. вып.клапана в точке l " является поздним. Хотя в этом случае потери работы расширения (площадью l "bb"l") меньше, но на вы­талкивание отраб.газов на уч. b "r" затрачивается большая работа, а очистка цил. от них ухудшается. Момент откр. вы­пус. клапана (точка l) выбирают экспериментально. На рис. 1 сплошной линией пока­зан уч. индик. диагр. при фазах, при кот-х достигаются, наилучшие показатели двиг. Повышения качества очистки ци­л. можно достичь использованием колебательного движ. газов в вы­пускном трубопроводе или путем продувки цил. в период перекрытия клапанов (в двиг. с наддувом).

Изменение давл. в цил. при выпуске зависит от условий' процесса газообмена. При работе двиг. без наддува индик. диаг. имеет вид, показанный на рис. 2. Линия, характеризу­ющая процесс выпуска, расположена выше линии процесса впуска и первый период выпуска с критической скор. истечения заканчивается вблизи НМТ. При наддуве в зависимости от отношения

/ возможны случаи, когда период выпуска с крит. скор. продол-жается некоторое время при движ. поршня к ВМТ., а линия впуска, как показано на рис. 3, располагается на большей части хода поршня выше линии выпуска. В автомоб. виг. для глушения шума устанавл. глушитель, кот. создает дополн. со­прот. на выпуске (.необход. чтобы гидравлич. потери были min.