Линия расширения (дополнительный комментарий к пункту 4)

Что такоелиния расширения и почему все ее боятся? На линии расширения интенсивность увеличения объема камеры сгорания существенно выше роста объема рабочего тела. При осмыслении процессов, происходящих в моем двигателе, почему-то предполагают, что линия расширения в нем имеет те же координаты, что и в традиционном двигателе. Однако, это совершенно не так.

Если взять за основу расчетов бензиновые двигатели со степенями сжатия 10 и 25, сравнение происходящих в них процессов на такте расширения в плане изменения объемов дает следующую картину.

Двигатель № 1 с Е=10 (Д₁): ход поршня 90 мм, высота камеры сгорания 10 мм, угол начала тепловыделения 15* до ВМТ, величина Рz достигается при 15* ПКВ (поворота коленчатого вала) после ВМТ.

Двигатель № 2 с Е=25 (Д₂): ход поршня 90 мм, высота камеры сгорания 3.75 мм, угол начала тепловыделения 0* по углу ПКВ, величина Р₁ достигается при 0* ПКВ.

В обоих двигателях продолжительность тепловыделения 50* по углам ПКВ.

В Д1 при нахождении поршня в 15* после ВМТ высота камеры сгорания 11.53 мм.

В Д₂ при таком же положении поршня высота камеры сгорания 5,28 мм.

В Д1 при нахождении поршня в 35* после ВМТ высота камеры сгорания 18.14 мм.

В Д₂ при таком же положении поршня высота камеры сгорания 11,53 мм.

Т. е., в двигателе со степенью сжатия 25 при положении поршня в 35* ПКВ после ВМТ камера сгорания имеет такой же объем, какой имеет камера сгорания двигателя со степенью сжатия 10 при положении поршня в 15* ПКВ после ВМТ. Только, если во втором двигателе 15* является точкой возникновения и исчезновения Рz, то в первом двигателе точка 35* является точкой завершения линии Рz и началом линии расширения.

Из изложенного видно, что линия расширения жестко связана со степенью сжатия двигателя. По мере повышения степени сжатия в координатах цикла она смещается вправо, в зону больших углов и начинается позже.

Решение перечисленных вопросов приводит к тому, что между известными теории процессами и между процессами, которые происходят в двигателе со сверхвысокой степенью сжатия возникает, большая разница. В частности, из-за ввода тепла на такте сжатия в двигателе со степенью сжатия 9,9, работающем при полном наполнении с частотой 3200 об/мин в момент завершения сжатия температура смеси составляет, примерно, 900 *С, давление сжатия, примерно 32 атм. В двигателе со степенью сжатия 25, при этих же параметрах соответственно: температура, примерно, 600 *С, а давление сжатия, примерно, 52-54 атм. Эксперименты показывают, что давление в 52-54 атм и температура 600 *С не являются предельными и могут быть увеличены еще не менее, чем в полтора раза.

Влияние и состояние температур:

В ДВС со степенью сжатия 9,9:

На сжатии за 15* до ВМТ сформировался очаг пламени, начался ввод тепла. В ВМТ давление 32 атм, температура 900* С.В 15* после ВМТ давление 56 атм., температура 2100 С. В 35* ПКВ после ВМТ, когда горение завершилось, давление 35 кг/см², температура 2400* С.

В ДВС со степенью сжатия 25:

В ВМТ давление 60 атм. Температура 600* С. Сформировался очаг пламени, начался ввод тепла.

Суммарная тепловая нагруженность рабочего тела в ВМТ обоих двигателей примерно одинакова (там выше температура, а здесь давление). Но в первом случае ввод тепла и распространение пламени по фронту начинается при давлении 15,5 кг/см², а во втором - при 60 кг/см². В первом случае максимальное давление в 56 кг/см² достигается только в момент завершения распространения пламени, а во втором случае давление неизменно на весь период. Такая разница в давлениях означает, что на одном и том же отрезке области смеси во втором двигателе на начало ввода тепла располагается вчетверо больше молекул, чем в первом. Т.е. при одинаковой скорости распространения пламени по фронту во втором двигателе в среднем в один и тот же промежуток времени в процесс горения вовлекается, примерно, в два раза больше смеси. Это означает, что в первом двигателе распространение пламени по фронту происходит в течении 30* ПКВ (15* до ВМТ и 15* после ВМТ), а во втором двигателе в течении, примерно, 15* после ВМТ. Но скорость горения (если нет детонационного сгорания) тоже является величиной постоянной. Поэтому время горения смеси во втором двигателе по углам ПКВ будет равно времени горения смеси в первом двигателе. Расчетная температура в указанной точке, т.е. в 15* ПКВ после ВМТ составляет, примерно 1100* С, но и объем рабочего тела вдвое меньше. В 35* ПКВ после ВМТ давление 60 кг/см², температура 2700* С. Объем камеры сгорания меньше в 1,57 раз. Дальше на линии расширения происходит догорание остатков еще не окислившихся молекул.