Глава 2.
ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ
При построении индикаторной диаграммы в координатах Р – V давление откладывается по оси ординат в абсолютных единицах (МПа), а объем надпоршневого пространства – по оси абсцисс в относительных единицах (мм) объема Vс.
Масштаб построения диаграммы рекомендуется выбирать с таким расчетом, чтобы получить её высоту (давление), равную 1,2…1,7 основания. Основание по оси абсцисс (объем) рекомендуется принимать 100…150 мм.
Поскольку величина объема пространства сжатия (Vс) не известна, то по оси абсцисс от точки О в произвольном масштабе откладывается отрезок (например, 10 мм), величина которого принимается за условную единицу объема Vс. Эта точка соответствует ВМТ.
Далее на оси абсцисс в принятом масштабе откладывается величина рабочего объема цилиндра: Vh = Vс(e - 1), определяется НМТ.
Из точек, соответствующих положению поршня в ВМТ и НМТ, восстанавливаются перпендикуляры, на которых в произвольном масштабе наносят определенные расчетом значения давления в характерных точках: Ра, Ро, Рz, Рz' , Рв, Рr .
Для дизелей на перпендикуляре, восстановленном из ВМТ, откладывается z' , для определения точки z откладывают объем Vz = r Vс , где r - степень предварительного расширения, определенная в тепловом расчете.
Соединив точки с и z (для бензинового ДВС) и с - z' – z (для дизеля), получают отрезки изохорических с – z , с - z' и изобарического z - z' процессов.
По оси ординат откладывают давление окружающей среды Р0 или давление наддува Рк (для двигателей с наддувом) и перпендикулярно этой оси (параллельно оси абсцисс) проводят линию, соответствующую отложенному давлению.
Построение политроп сжатия и расширения сводится к определению давлений для точек промежуточных объемов, значениями которых задаются Vx , Vx … и т. д. Для каждого значения объема Vx величина давления равна:
- для политропы сжатия Рx = Ра (Vа / Vx) n1;
- для политропы расширения Рx = Рв(Vв / Vx) n2.
Для бензиновых ДВС отношение объемов изменяется в интервале «1…e» , а для дизелей – в интервале «1…d».
По характерным и нанесенным на поле диаграммы промежуточным
точкам проводятся плавные кривые, являющиеся соответственно политропой сжатия ас и политропой расширения zb .
Скругление индикаторной диаграммы.
Индикаторная диаграмма действительного цикла отличается от расчетной (теоретической) более плавным характером изменения давления.
В бензиновом двигателе (глава 3, рис.9) положение точки c' определяется углом опережения зажигания (10…40 0 п. к.в. до подхода поршня к ВМТ на такте сжатия) и длительностью первой фазы сгорания (10…250), а давление в точке c'' ориентировочно может быть определено как Рc'' = (1,15…1,25)Рс .
Действительное давление газов в конце сгорания Рz = 0,85.Рz' .
Обычно точка z смещается вправо от ВМТ на 10…150 поворота коленчатого вала по развернутой индикаторной диаграмме. На свернутой диаграмме (диаграмма в координатах Р- V ) точка z находится на политропе расширения, а угол отклонения линии сгорания от вертикали в среднем составляет 2,5…3,50 .
Вследствие проведения операций скругления площадь действительной диаграммы становиться несколько меньше, чем площадь расчетной (теоретической) диаграммы.
Для дизеля положение точки c' , соответствующее началу видимого сгорания, определяется углом опережения впрыскивания топлива и периодом задержки воспламенения. Угол опережения впрыскивания топлива у автотракторных дизелей составляет 8…300 до подхода поршня к ВМТ на такте сжатия, а период задержки воспламенения достигает 10…150 поворота коленчатого вала.
Действительное давление газов Рc'' также больше, чем давление Рc .Точку m скругления кривой процесса сгорания при постоянном давлении z - z' (рис.9, глава 3) располагают обычно на половине расстояния между точками z и z' .
ПРИМЕР ПОСТРОЕНИЯ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ.
Рекомендуемые масштабы.
а) масштаб давления : mp=0.025 (МПа/мм)
б) масштаб перемещения поршня : ms=0.5 (мм*S/мм)
Исходные данные
1. D = 79 мм – диаметр цилиндра.
2. S = 79 мм – ход поршня.
3. R = 39,5 мм – радиус кривошипа.
4. L = 134 мм – длина шатуна.
5. λ=
- отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.
6. ε = 8,5 – степень сжатия.
7. 
=3,84 – степень повышения давления.
8. 
до НМТ – угол опережения открытия выпускного клапана.
9. 
до ВМТ – угол опережения зажигания.
10. Pa = 0,092 МПа – давление конца впуска.
11. Pb = 0,44 МПа – давление начала впуска.
12. Рс = 1,73 МПа – давление конца сжатия.
13. Pz = 6,46 МПа – максимальное давление сгорания.
Pzg = 5,64 МПа – действ. максимальное давление сгорания.
14. Р0 = 0,1 МПа – атмосферное давление.
15. n1 = 1,37 – показатель политропы сжатия.
n2 = 1,27 – показатель политропы расширения.
16. 
мм – отрезок, пропорциональный величине пространства сжатия Vc.
17. 
мм – поправка Брикса.
Текущие значения давления.
На линии сжатия:
На линии расширения.
Cкругление:
0,85Pz = 0,85*6,64 = 5,64 Мпа.
(1,15
1,25)Рс=2,1 МПа.
  
|
Примерные отображения индикаторных диаграмм для бензинового двигателя и дизеля представлены на рис.2 и 3.
|
Рис.2. Индикаторная диаграмма бензинового двигателя.
|
Рис.3. Индикаторная диаграмма дизеля.
