Построение индикаторной диаграммы

На основании данных задания производится построение инди­каторной диаграммы действительного цикла двигателя.

При построении диаграммы ее масштабы рекомендуется выби­рать с таким расчетом, чтобы получить высоту равной 1, 2-1, 7 ее основания. Отрезок АВ, соответствующий рабочему объему цилиндра, рекомендуется выбирать равным ходу поршня в масштабе 1: 1; 1, 5: 1 или 2: 1. Масштаб давлений рекомендуется выбирать 0, 02; 0, 025; 0, 04; 0, 05; 0, 07-0, 1 МПа/мм.

Отрезок ОА, соответствующий объему камеры сгорания

ОА = АВ/(e - 1), (2.1)

отрезок Z’Z для дизелей Z’Z = ОА(r - 1). (2.2)

Затем на диаграмме наносятся давления в характерных точках Р_а, Р_с, Р_z, Р_b, Р_r.

Построение политроп сжатия и расширения производится аналитическим или графичес­ким методами.

При аналитическом методе необходимо определить ординаты промежуточ­ных расчетных точек по уравнению политропы:

- сжатия РVⁿ¹ = const;

- расширения РV ⁿ² = const.

Для политропы сжатия Р_xV_xⁿ¹ = Р_аV_аⁿ¹, откуда

Р_x = Р_а (V_а/V_x)ⁿ¹, (2.3)

где Р_x, V_x - давление и объем в искомой промежуточной точке.

Отношение V_a/V_x изменяется в пределах I-e.

Аналогично для политропы расширения

Р_x = Р_b (V_b/V_x)ⁿ². (2.4)

Отношение V_b/V_x изменяется для бензинового дви­гателя в интервале I-e, для дизелей – I-d.

Для получения действительной индикаторной диаграммы а^/а^//c^/fz_дb^//b^//ra (скругление индикаторной диаграммы) производится выбор:

- фаз газораспределения (точке a^/ соответствует открытие впускного клапана j_Н.ВП. = 10-30 град. до в.м.т.; точке a^// – закрытие его j_К.ВП. = 35-85 град. после н.м.т.; точке b^// – открытие выпускного клапана j_Н.ВЫП. = 40-70 град. до н.м.т.; точке r^/ – закрытие выпускного кла­пана j_К.ВЫП. = 10-50 град после в.м.т.);

- угла опережения (угол опережения зажигания в двигателе с искровым зажиганием j_ОП.З = 5-25 град. до в.м.т., большее значение при повышенной степени сжатия; угол опережения впрыска в дизеле j_ОП.В = 20-35 град. до в.м.т.) - точка c^/;

- периода задержки воспламенения (задержка воспламенения в двигателе с искровым зажиганием составляет Dj₁ = 5-18 град., а в дизеле Dj₁ = 8-12 град.; отрезок c^/f = (j_ОП.З - Dj₁) для бензиновых или c^/ f = (j_ОП.В - Dj₁)) для дизелей;

- давления в верхней мертвой точке процесса сжатия P_С^// = (1, 15-1, 25) Р_С;

-действительного максимального давления сгорания (Р_ZД=0, 85Р_Z для бензиновых; Р_ZД=Р_Z для дизелей).

Для определения местоположения указанных точек устанавли­вается связь между углом j поворота коленчатого вала и перемещением поршня

АХ = АВ/2[(1-cosj) + l/4 (1-cos2j)], (2.5)

где l - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна l=0, 25-0, 3.

Таблица 1 - Результаты расчета точек политроп

Рисунок 1 – Индикаторная диаграмма бензинового четырехтактного двигателя