В результате процесса расширения тепловая энергия топлива преобразуется в механическую работу.
Изменение давления в процессе расширения показано на рис. 17. Кривые zД b'b" схематически показывают действительное изменение давления в цилиндрах двигателей в процессе расширения. В реальных двигателях расширение протекает по сложному закону, зависящему от теплообмена между газами и окружающими стенками, величины подвода теплоты в результате догорания топлива и восстановления продуктов диссоциации, утечки газа через неплотности, уменьшения теплоемкости продуктов сгорания вследствие понижения температуры при расширении, уменьшения количества газов в связи с началом выпуска (предварение открытия выпускного клапана).
Величина среднего показателя политропы расширения п2 устанавливается по опытным данным в зависимости от ряда факторов. Значение п2 возрастает с увеличением коэффициента использования теплоты, отношения хода поршня S к диаметру D цилиндра и интенсивности охлаждения. С ростом нагрузки и увеличением линейных размеров цилиндра (при S/D= const) средний показатель политропы уменьшается. При увеличении быстроходности двигателя величина п2, как правило, снижается, но не для всех типов двигателей и не на всех скоростных режимах
|
|
Рис. 17. Изменение давления в процессе расширения:
а – бензинового двигателя; б – дизеля.
Средние значения величины п2, полученные из анализа индикаторных диаграмм, для различных современных автомобильных и тракторных двигателей изменяются в пределах (для номинальной нагрузки):
Для бензиновых двигателей ……………1,23 – 1,30
Для дизелей................................... ….1,18 – 1,28
Для газовых двигателей............... ….1,25 – 1,35
Значения давления (МПа) и температуры (К) в конце процесса расширения определяются по формулам политропического процесса.
Для двигателей, работающих по циклам:
с подводом теплоты при постоянном объеме
со смешанным подводом теплоты
,
где = /р — степень последующего расширения.
Примерные значения давления рb и температуры Тb для coвременных автомобильных и тракторных двигателей без наддува (на номинальном режиме) лежат в пределах:
Для бензиновых двигателей рb =0,35 — 0,60 МПа
и Тb =1200 — 1700 К
Для дизелей.......................... рb = 0,25 — 0,50 МПа
и Тb = 1000— 1200 К.