2.4. Процес розширення

Початок розширення співпадає з ВМТ. У дизелів розширення протікає у дві стадії:

– розширення при постійному тиску (при догорянні палива), або попереднє розширення (початок у точках і , які співпадають з ВМТ) та

– розширення по політропі – остаточне розширення (початок у точках Р_z і Т_z).

2.4.1. Ступінню попереднього розширення ρ для дизеля називають відношення об'єму в кінці згоряння V_ρ до об'єму камери згоряння V_с і визначають його за формулою:

ρ = V_ρ/V_с = (β·Т_z)/(λ·Т_с), (2.30)

ρ = (1,026·2150)/(1,7·997,88) = 1,30034

2.4.2. Ступінню остаточного розширення δ для дизеля є відношення об'єму в кінці розширення V_b до об'єму V_ρ. Ступінь остаточного розширення визначається як:

δ = V_b/V_ρ = V_а/V_р = ε/ρ, (2.31)

δ = 16,5/1,6852 = 12,68899

2.4.3. Тиск і температура у циліндрі двигуна в процесі розширення по політропі змінюються за відомими законами [1, 2, 4, 6].

для дизеля:

P_z = P_z/(V_x/V_ρ)ⁿ², МПа, (2.34)

Т_х = Т_z/(V_x/V_ρ)^{(n2 - 1)}, ˚K, (2.35)

де Р_х і Т_х – тиск і температура газів, відповідно, у довільний момент розширення при положенні поршня х відносно верхньої мертвої точки;

V_х – об'єм циліндра над поршнем при положенні поршня х;

n₂ – показник політропи розширення.

Формули (2.32...2.35) застосовуються при побудові індикаторної діаграми.

2.4.4. Тиск і температура в кінці розширення Р_b і Т_b визначаються за формулами (2.32...2.35) при підстановці V_х = V_b. Враховуючи, що V_b/V_c = ε, а V_b/V_ρ = δ, одержуємо відповідно для дизеля:

P_b = P_z/δⁿ², МПа (2.36)

P_b = 10,829/12,68899^1,2819 = 0,41697 МПа

T_b = T_z/δ^{(n2 -1)}, ˚К (2.37)

T_b = 2150/12,68899^0,2819 = 1050,46636 К

2.4.5. Значення показника політропи розширення n₂ у курсовій роботі рекомендується знаходити через частоту обертання колінчастого валу двигуна n за формулою, уже згаданого вище, професора Петрова:

n₂ = 1,22 + 130/n (2.38)

n₂ = 1,22 + 130/2100 = 1,2819

Орієнтовні значення параметрів газів у кінці розширення для автотракторних двигунів становлять:

Р_b = 0,4...0,6 МПа і Т_b = 1200...1400˚К – для дизелів з наддувом.

2.5. Процес випуску (очистки циліндра)

При проектуванні двигуна вважають, що у процесі випуску тиск газів у циліндрі залишається незмінним, його значення Р_r дорівнює прийнятому на початку теплового розрахунку (у пункті 2.1.2.).

Розрахункову температуру ВГ обчислюють за формулою:

, ˚К (2.39)

К

Після обчислення розрахункової температури відпрацьованих газів проводять її порівняння з прийнятою на початку розрахунку температурою Т_r (див. пункт 2.1.2.):

∆ = |( – Т_r)/ | < 0,05 (2.40)

∆ = |(716,09-727)/716,09| = 0,0010

У разі отримання ∆ > 0,05 (тобто, більше 5%) необхідно провести уточнений розрахунок, починаючи з пункту 2.1.2. У курсовій роботі процес уточненого теплового розрахунку виконується з допомогою ЕОМ після перевірки другого розділу.

2.6. Для оперативної перевірки правильності теплового розрахунку на ЕОМ студентом повинен бути підготовлений список прийнятих і розрахованих даних у порядку, наведеному у табл. 2.1. До таблиці слід заносити визначену у розділі 1 та прийняту для подальших розрахунків потужність N_е.

2.7. Побудова індикаторної діаграми в координатах Р-V (рис. 2.1) виконується після перевірки правильності розрахунків робочого процесу. Індикаторну діаграму слід будувати на міліметровому папері формату А4.

По осі абсцис відкладають об'єм циліндра над поршнем, який може змінюватися у межах від V_с до V_а . Конкретні значення цих об'ємів поки що невідомі, тому за одиницю виміру вибирають значення V_с. Наприклад, якщо прийняти V_с = 10 мм по осі абсцис, то при ступіні стиску ε = 15 об'єм V_а буде відповідати 15·10 = 150 мм. Отже вся діаграма повинна розміститися між поділками 10 мм (ВМТ) і 150 мм (НМТ). Після обчислення конкретних розмірів циліндрово-поршневої групи буде неважко визначити конкретні значення об'ємів: для цього досить буде нанести ще одну шкалу по осі абсцис згідно з перерахованим масштабом.

По осі ординат відкладають тиск газів у циліндрі. Масштаб слід вибирати таким, щоб повністю використати площу формату. Але при цьому необхідно виконувати вимоги стандартів: масштаби повинні належати до ряду чисел: 0,05 (МПа/мм). Згідно з вибраним масштабом по осі ординат наносимо шкалу тиску у МПа.

Таблиця 2.1.