Характеристика процесу випуску та його основні параметри 4.4.1

ПРОЦЕСИ РОЗШИРЕННЯ І ВИПУСКУ ]

Процес розширення

У процесі розширення гази завдяки енергії згорілого палива виконують корисну механічну робот здійснюють робочий хід поршня. Процес розширення супроводиться такими факторами: теплообміном із стінками циліндра; витіканням газів крізь нещільності поршневих кілець; тепловою дисоціацією газів. На лінії розширення, як правило, догоряє робоча суміш, яка не встигла згоріти на лінії згоряння. Це явище більше виявляється в дизелях, ніж у ДВЗ з іскровим запалюванням. Внаслідок впливу перелічених факторів процес розширення відбувається не за адіабатою, а за політропою із змінним показником п2.

Теплообмін між робочим тілом і стінками циліндра

На початку розширення під впливом догоряння тиск в циліндрі зменшується повільніше, тому показник політропи менший за показник адіабати (рис. 4.34). У міру зменшення догоряння й зростання втрат теплоти в стінки циліндра, у днище поршня, в головку циліндра тиск знижується швидше і показник п2стає більшим за показник адіабати. Для спрощення розрахунків береться середнє значення n2 і вважається, що воно стале. Чим менший показник n2, тим пологіша політропа розширення (рис. 4.35). Витікання газу, теплообмін із стінками циліндра і теплова дисоціація газів підвищують показник політропи, вона стає крутішою. Догоряння знижує його. У цілому вплив догоряння більший, Рис. 4.34. Порівняння адіабати і політропи розширення та їх показників k і n2

Рис. 4.35. Вплив показника політропи розширення n2 на її крутість тому показник п2завжди менший від показника адіабати. Оцінку впливу різних факторів на значення показника n2 і на процес розширення доцільно робити в залежності від впливу їх на догоряння. Так, коефіцієнт надлишку повітря в дизелях при збільшенні а до значень а = 3...3,5

підвищує швидкість згоряння і тим самим зменшує догоряння, що приводить до росту n2. В двигунах із іскровим запалюванням при збільшенні значень а від а=1, швидкість згоряння зменшується, догоряння зростає, значення n2 знижується. Із зростанням частоти обертання колінчастого валу збільшується догоряння і n2 зменшується. При зниженні навантаження в дизелі збільшується швидкість згоряння, зменшується догоряння суміші, внаслідок чого n2 збільшується. В бензиновому двигуні при зміні навантаження в протилежних напрямках діють два фактори: зменшення швидкості згоряння, яке приводить до збільшення догоряння, і збільшення відносних втрат теплоти у систему охолодження. Сукупна їх дія приводить до того, що зміна навантаження мало впливає на n2. Значення показника політропи розширення n2 наведено у табл.

Параметри процесу розширення Тип двигуна

Процес випуску

Треба, щоб випуск відбувався з найменшими втратами на його здійснення. Для цього в перший момент випуску відпровані гази повинні витікати з найбільшою швидкістю.

Тому випускний клапан починає відкриватися за 40...80° п. к. в. до н. м. т. (рис. 4.36, точка 3).

Момент відкриття випускного клапана вибирають експериментальне, щоб забезпечити найменшу втрату корисної площі індикаторної діаграми порівняно з розрахунковою (нескругленою). На рис. 4.36 показано вплив моменту відкриття клапана на повноту індикаторної діаграми в ділянці початку випуску.

Видно, що перевагу має оптимальний момент відкриття клапана. Закривається випускний клапан через 15...60° п.к.в. після в.м.т. (рис. 4.36, точка 4) для підвищення якості очищення циліндра за рахунок продування в період перекриття клапанів. Розрізняють три стадії випуску.

1. Надкритична ділянка витікання. Тиск відпрацювавших газів у циліндрі ще високий. Швидкість витікання стала й дорівнює швидкості звуку в відпрацювавших газах (порядку 500...700 м/с) у залежності від температури газів.

2. Підкритична ділянка витікання. Швидкість витікання газів поступово зменшується в міру зниження тиску в циліндрі.

3. Виштовхування газів поршнем.

Швидкість витікання визначається швидкістю поршня. Під час витікання відпрацювавших газів з великою швидкістю створюється різкий шум. Тому на випускній трубі встановлюють глушник. Його опір повинен бути якомога менший, оскільки із збільшенням опору випускної системи підвищується тиск у циліндрі в період впуску, що приводить до зниження коефіцієнта наповнення . Тиск на випуску підвищується й у ДВЗ з газотурбінним наддувом черездодатковий опір, який створює газова турбіна. Але в цьому разі збільшення втрат випускної системи компенсується позитивним ефектом від застосування наддуву. У випускній системі відбуваються різкі коливання тиску газів. В розрахунках для спрощення приймають середній тиск газів за процес випуску.

1. Призначення та характеристика процесу розширення.

2. Теплообмін у процесі розширення та зміна показника політропи розширення.

3. Параметри процесу розширення, їх визначення.

4. Три стадії випуску.