Процесс расширения

Назначение процесса расширения

Назначение процесса расширения состоит в том, чтобы преобразовать выделяющееся при сгорании топливовоздушной смеси тепло в механическую работу. Это преобразование тепла в механическую работу происходит в течение всего такта расширения.

За начало процесса расширения условно принимается момент, соответствующий положению поршня в ВМТ.

Окончание процесса сгорания условно считается в точке «z» (рис.1-19) при положении поршня, соответствующем 10÷15° поворота коленчатого вала после ВМТ. При этом температура и давление газов достигают наибольших значений (Т_z = 2500 ÷ 2600 К, p_z = 50 ÷ 80 кг/см²). По мере движения поршня к НМТ температура и давление газов падают. Окончанием процесса расширения считается момент достижения поршня НМТ (точка «b»).

При существующих размерах цилиндров этим максимальным давлениям соответствует сила в 10000÷15000 кгс, действующая на поршень в направлении к НМТ. Под действием силы давления газов поршень, соединенный с шатуном, перемешается к НМТ и приводит во вращение коленчатый вал и воздушный винт.

В конце процесса расширения давление газов составляет 4 ÷10 кгс/см², а температура — 1500÷1900 К. Уменьшение температуры газов объясняется расходованием тепла на совершение работы передвижения поршня и наличием теплообмена между газами и стенками цилиндров.

Таким образом, только во время такта расширения газы совершают положительную работу, перемещая поршень в направлении действия силы давления газов. Поэтому такт расширения называют, как мы уже говорили, также рабочим ходом двигателя.

Остальные такты (впуск, сжатие, выпуск) являются вспомогательными (подготовительными). Для осуществления их необходимо приложить к коленчатому валу усилие извне (кроме такта впуска в двигателе с нагнетателем). В многоцилиндровых двигателях эти такты совершаются за счет рабочих ходов других цилиндров и инерции вращающихся частей двигателя.

Графическое изображение процесса расширения

Hа рис. 1-19 показан график изменения давления и объема газов в цилиндре в процессе расширения - сплошная линия.

Рис.1-19. Графическое изображение процесса расширения (zb— процесс расширения)

3— подача напряжения на свечи зажигания; 3'— начало второй фазы горения;

Точка «z» характеризует собой окончание второй фазы горения и начало процесса расширения; точка b - окончание процесса расширения; точка 4 — момент открытия выпускного клапана.

Работа L_pасш, совершаемая газами в такте расширения, графически изображена на рис. 1-17 заштрихованной площадью.