Процесс выпуска должен происходить таким образом, чтобы давление продуктов сгорания в конце выпуска и затраты работы на выпуск отработавших газов были минимальными. Большое влияние на затраты работы при выпуске оказывает сопротивление выпускной системы.
В процессе выпуска отработавших продуктов сгорания можно выделить три стадии: свободный выпуск, принудительный выпуск, продувка. Выпускной клапан открывается с опережением 40…75° до прихода поршня в НМТ.
В момент открывания клапана газ имеет следующие параметры:
Рb = Рвып — 0,4…0,6 МПа; Тb = Tвып = 900… 1 400 К. Поскольку давление в выпускном канале рr= 0,105…0,120 МПа, скорость истечения газов составляет 500… 700 м/с. До прихода поршня в НМТ из цилиндров на стадии свободного выпуска удаляется 50…60% отработавших газов.
Стадия принудительного выпуска соответствует движению поршня из НМТ в ВМТ. Скорость истечения газов определяется скоростью движения поршня и проходным сечением выпускного клапана. Температура и давление рабочего тела в это время изменяются незначительно.
Продувка цилиндра как завершающая стадия процесса выпуска происходит при нахождении поршня около ВМТ в период перекрывания выпускного и впускного клапанов (т.е. одновременного их открывания на угол 40…60°). Поток отработавших газов может идти при этом в обоих направлениях в зависимости от давления в цилиндре, впускном и выпускном трубопроводах.
Наиболее качественная продувка (более полная очистка цилиндра) достигается при настроенной системе газообмена, основанной на использовании колебательных процессов в системах впуска и выпуска. В соответствии с частотой колебаний потоков впуска и выпуска на определенных режимах работы ДВС длина и форма впускного и выпускного трактов выбираются таким образом, чтобы фронт волны разрежения в выпускном тракте приходил к выпускному клапану к моменту его закрывания, а фронт волны давления во впускном тракте приходил к впускному клапану в момент его открывания. В результате такого решения во впускном клапане создается давление большее, чем в цилиндре, а в выпускном клапане меньшее, чем в цилиндре, и отработавшие газы выталкиваются из цилиндра свежим зарядом, условия очищения цилиндра улучшаются, снижается температура днища поршней, головки блока и клапанов. Параметры газа в разных процессах рабочего цикла ДВС приведены в табл. 2.2.
Параметры газа в разных процессах рабочего цикла ДВС
|
Процесс |
Бензиновые ДВС |
Дизели |
||
|
Давление р, МПа |
Температура Т, К |
Давление р, МПа |
Температура Т, К |
|
|
Впуск |
0,075… 0,090 |
340…400 |
0,085…0,095 |
310… 360 |
|
Сжатие |
1,2 …2,0 |
550…750 |
3,5…5,0 |
800…950 |
|
Сгорание |
4,0…6,0 |
2 400… 2 800 |
5,5… 12,0 |
1 700-2 200 |
|
Расширение |
0,2…0,6 |
1 200… 1 800 |
0,2…0,5 |
1 000…1 300 |
|
Выпуск |
0,105…0,120 |
900… 1 100 |
0,105-0,120 |
700…900 |