Процесс расширения. параметры процесса расширения

В отличие от идеального в рабочем цикле газы расширяются не по адиабате, а по политропе с переменным показателем п₂.

В течение всего процесса расширения происходит теплообмен между газами и стенками цилиндра. В начале расширения в результате догорания топлива к газу будет подводиться теплота. За этот период n₂<k, и политропа расширения расположится выше адиабаты (рис. 241). Затем догорание топлива ослабляется и п₂ повышается.

По окончании догорания приток теплоты к газу прекратится, и вследствие дальнейшей теплоотдачи значение п₂ становится больше k (участок кривой mb).

Среднее значение п₂ может колебаться от 1,20 до 1,35. На величину п₂ влияют следующие факторы:

1. Догорание топлива, уменьшающее значение п₂. При этом кривая расширения располагается выше адиабаты, приближаясь к изотерме.

В дизелях процесс догорания заканчивается примерно на 1/3 хода поршня.

2. Теплоотдача от газа через стенки цилиндра к охлаждающей воде.Она увеличивает п₂, и линия расширения будет проходить ниже адиабаты, так как n₂>k.

3. Быстроходность двигателя, с повышением которой догорание увеличивается и значение п₂ уменьшается. С изменением режима работы двигателя изменяется и значение п₂. При увеличении частоты вращения продолжительность (по времени) теплоотдачи, а следовательно, и п₂уменьшаются. Догорание и диссоциация продуктов сгорания будут иметь наибольшие значения в начале процесса расширения.

4.Однако плохое смесеобразование и поздняя подача топлива могут привести к его догоранию на протяжении почти всего хода расширения, результатом которого будет высокая температура выпускных газов (т.b), повышенный расход топлива, перегрев ДВС и пониженная мощность.

В расчетном цикле предполагается, что расширение происходит до н. м. т. Следовательно, объем в конце расширения Vbбудет равен полному объему цилиндра V_a- Определим давление Рb и температуру Тbв конце расширения.

Из уравнения политропы для точек начала и конца расширения

Рz V z ⁿ²=Р_b Vⁿ_bⁿ²= Р_b Va ⁿ² получим, что Р_b= Рz(V z/ Va) ⁿ²

Умножив и разделив правую часть уравнения на Vс ⁿ², находим что

Р_b= Рz(V z/ Vс∙ V с/ V a ) ⁿ²

Отношение V z/ Vс=ρ называется степенью предварительного расширения

Отношение V a / V z = δ называется степенью последующего расширения

Подставив значения ρ иV с/ V a=1/ε , получим давление в конце расширения для циклов смешанного и медленного сгорания : Р_b= Рz(ρ/ε) ⁿ²