4.5 Процесс расширения

Основными параметрами, определяющими процесс расширения, являются:

Р_z – давление начала расширения;

Т_z – температура начала расширения;

n₂ – показатель политропы расширения;

Р_е – давление конца расширения;

Т_е – температура конца расширения.

Давление начала расширения равно:

(29)

Па

Давление конца расширения:

(30)

Для ВОД при работе на номинальных режимах показатель политропы расширения n₂ = 1,15..1,25. Примем n₂ = 1,2.

Па

Температура конца расширения:

(31)

К

4.6 Процесс выпуска

В связи с тем, что в момент открытия выпускного клапана давление в цилиндре сравнительно высокое, приходится выпускной клапан открывать с некоторым опережением, несколько ранее прихода поршня в н.м.т., чтобы избежать большого противодавления на поршень и, кроме того, чтобы ускорить и улучшить очистку цилиндра от остаточных газов.

Ввиду того, что характер колебаний давления газов при выпуске не поддается точному теоретическому подсчету, в расчетах обычно вместо переменного давления используют среднее постоянное давление газов в период выпуска Р_г.

Это давление выше давления в выпускной трубе Р’_г. По практическим данным Р_г = 0,103..0,123 МН/м² и Р’_г = 0,101..0,108 МН/м². Большие значения относятся к ВОД.

Примем Р_г = 0,12 МН/м²

Р’_г = 0,105 МН/м²

Средняя температура отработавших газов для четырехтактного ДВС составляет 350..600 ºС.

4.7 Построение расчетной индикаторной диаграммы

Построим теоретическую диаграмму по параметрам расчетного цикла. Ее также называют расчетной или проектной.

Построение диаграммы начнем с выбора масштабов P и V. По оси абсцисс откладываем объем (м³), а по оси ординат – давление (МН/м²).

Обозначим

где А – объём в точке а, выраженный в мм.

Значения V_s , V_c и V_z найдём по следующим формулам:

м³/кг

м³/кг

м³/кг

м³/кг

Аналитически м³/кг

Для нормальных соотношений длины высоты диаграмм следует принять величину V_s/P_z (в масштабе) в пределах: 1,3..1,6.

Точка а : P_a = 2,7 ∙10 ⁵ Па V_a = 10 м³/кг

Точка с : P_c = 103,08 ·10 ⁵ Па V_c = 0,77 м³/кг

Точка z : P_z = 209,78 ∙10 ⁶ Па V_z = 1,12 м³/кг

Точка z` : P_z’ = 209,78 ∙10 ⁶ Па V _z’ = 0,77 м³/кг

Точка в : P_в = 15,08 ∙10 ⁵ Па V_в = 10 м³/кг

Используем уравнения политропы сжатия и расширения, результаты занесем в таблицу 4.

V_i’ =1…9 V_i’’ =1…9

Расчет точек политроп сжатия и расширения

Таблица 4

Vi’	P(Vi’), МПа	Vi’’	P(Vi’’), МПа
1	7,1	1	23,9
2	2,65	2	10,4
3	1,49	3	6,4
4	0,99	4	4,5
Продолжение таблицы 4
5	0,72	5	3,5
6	0,55	6	2,78
7	0,45	7	2,3
8	0,37	8	1,97
9	0,31	9	1,71

Далее строим по полученным точкам политропы сжатия и расширения.

Построенную индикаторную диаграмму покажем на рис. 18.

Определив площадь диаграммы acz`zва, которая равна F = 53,4 (при этом l = 18,46; в = 1,32), найдём среднее теоретическое индикаторное давление :

(32)

МПа

Аналитически определим среднее теоретическое индикаторное давление для цикла смешенного типа:

(33)

Па

Сопоставим значения , вычисленные по формулам () и (). Расхождение значений не превышает 4%.

Среднее индикаторное давление с учетом поправки на полноту диаграммы:

(34)

где φ принимаем 0,98.

Па

Рис. 18. Индикаторная диаграмма.