4. Процес випуску

Завершальним процесом циклу є процес випуску відпрацьованих газів, призначений для очищення циліндра від продуктів згоряння після робочого ходу. Щоб циліндр краще очищався, випускний клапан відкривається до приходу поршня в НМТ. При цьому гази, маючи порівняй високі температуру і тиск, починають виходити з циліндра з критичною швидкістю, яка nриблизно дорівнює 500—600 м/сек; при цьому створюється сильний шум. Після цього починається примусове виштовхування газів з циліндра з середньою швидкістю 60—100 м/сек.

Рис. Індикаторна діаграма процесу випуску.

Тиск випуску внаслідок опорів впускної системи завжди вищий від атмосферного (рис.). Цей тиск залежить від кількості обертів колінчастого вала, міри стиснення, дроселювання. Відомо, що встановлення глушника значно підвищує тиск випуску і погіршує очищення циліндрів (рис., крива вr′). Щоб циліндр краще очищався від відпрацьованих газів, випускний клапан звичайно закривається після проходження поршнем ВМТ, оскільки в цей час гази ще продовжують виходити з циліндра за інерцією.

5. Показники робочого циклу і двигуна.

5.1. Індикаторні показники. Робочий цикл характеризується індикаторними показниками. Ці показники стосуються процесів, що відбуваються всередині циліндра двигуна, й характеризують досконалість циклу за тепловикористанням. До них належать: середній індикаторний тиск – Р_і , індикаторна робота – W_і, індикаторна потужність – N_і, індикаторний момент – M_і, індикаторний ККД – η_і, питома індикаторна витрата палива – g_і .

Частина теплової енергії, яка виділяється при згорянні палива, в процесі розширення при здійснені робочого циклу перетворюється в корисну роботу. Таку роботу називають індикаторною - W_і. Індикаторна робота, яка відповідає площі індикаторної діаграми, що знаходиться між кривими стику і розширення виражають позитивну роботу W_i (+); площа діаграми, що розташована між кривими впуску і стиску еквівалентна роботі витраченої на газообмін ( насосні втрати ) - називають механічними втратами W_і ( - ).

Діаграми до визначення: роботи дійсного циклу ДВЗ (мал. а); і середнього індикаторного тиску (мал. б). Різницю між дійсною і розрахунковою (теоретичною) діаграмами враховує коефіцієнт округлення діаграми φ, який дорівнює 0,92...0,97, тоді робота дійсного циклу дорівнює:

W_i = φ W_і' ( Дж.) (1).

де: W_i – індикаторна робота дійсного циклу ( Дж.);

W_і' – індикаторна робота теоретичного циклу (Дж).

5.1.1. Індикаторна робота W_i залежить від розміру циліндра, ступені стиску ε , частоти обертів n, способу сумішоутворення, та інше. Величина W_i, може бути визначена по параметрам робочого тіла у характерних точках розрахункового циклу.

W_i = W_p– W_ст = P_сV_с(Дж) (2).

5.1.2. В результаті здійснення циклу теплова енергія, утворена при згорянні палива, перетворюється на корисну роботу, яку розвивають гази всередині циліндра. При цьому тиск газів у циліндрі безперервно змінюється за ходом поршня. Вести теоретичні розрахунки, враховуючи змінний тиск, теж незручно; тому для зручності розрахунків, а також для порівняння різних двигунів між собою вводять поняття середнього індикаторного тиску.

Середнім індикаторним тиском називають умовний постійно діючий надлишковий тиск, при якому робота газів за один хід поршня дорівнює їх роботі при дійсному змінному тиску.

Замінимо площу W_i (+) рівновеликим прямокутником з основою V_h (мал. б). Висота якого P_і
, тоді середній індикаторний тиск дорівнює:

P_i= (МПа) (3).

де: W_i - робота за цикл в (Дж); V_h - робочий об'єм циліндра в ( л ).

5.1.3. Індикаторна потужність. За один цикл в одному циліндрі виконується індикаторна робота в ( Дж).

W_i = (Дж). (4)

Кількість робочих циклів за секунду: z = ;

де: 2n – кількість обертів колінчастого валу за цикл ( об/хв. );

60 – перевідний коефіцієнт хвилин у секунди;

τ – коефіцієнт, що враховує тактність; для двотактного двигуна τ = 2, для чотиритактного двигуна τ = 4,

З урахуванням відміченого, залежність для індикаторної потужності двигуна в кВт, має вигляд:

N_і= W_j· z · I = = (кВт) ; (5)

5.1.4. Індикаторний ККД (η_і), являє собою відношення кількості теплоти (Q_і) перетвореної на індикаторну роботу (W_j) до теплоти палива (Q_о), витраченого для виконання цієї роботи.

η_i = ; η_i = (6)