Индикаторлық диаграмманы құру

Нақты циклдің көрнекі бейнесі – цилиндрдегі газ қысымының цикл процестерінің барысында өзгеруін көрсететін индикаторлық диаграмма. Бұл сызба р – V (қысым – көлем) немесе p – φ (қысым – иінді біліктің айналым бұрышы) координат жүйесінде суреттелген .

Төрт ырғақты мотордың қалыпты индикаторлык диаграммасы 2-суретте (а) бейнеленген. Цилиндрге жанғыш қосынды (сырттай қосынды түзетін мотор) немесе таза ауа (дизель) толтыру піспек жоғарғы межелік нүктеге (ЖМН) жетпей (а' нүктесінде) басталып, піспек төменгі межелік нүктеден (ТМН) өткеннен кейін (а" нүктесінде) аяқталады. Демек, толтыру процесінін ұзақтығы иінді біліктің айналым (ИБА) бұрышының 180° астам; бұл цилиндрге түсетін ауа немесе жанғыш қосынды мөлшерін барынша молайту мақсатында жасалады.

Циклдің 1-ырғағында цилиндрдегі орташа қысым атмосфералық қысымнан р₀ төмен (үрмелі емес моторда), сондықтан газ ағыны цилиндр ішіне бағытталады. Цилиндрде сорғыштық әсер тудыруға, әрине, энергия жұмсалады. Әрбір цикл аяқталғанда (аластау процесінің соңында) цилиндр ішінде (V_c көлемінде) айналымнан шыққан газдың біраз бөлігі қалады, оны қалдық газ деп атайды. Цилиндрге түсетін отын-ауа қосындысы қалдық газбен араласып жұмыстық қосынды түзеді.

Нақты циклде сығымдау процесі (2-ырғақ) енгізу қақпақшасы жабылған соң (а") басталады да, оның барысында газдың қысымы мен температурасы ұлғаяды. Піспек ЖМН-ге жақындағанда, яғни сығымдаудың соңына таман (с') жұмыстық қосындыны тұтату үшін ұшқын шағылады немесе сығымдалып қатты қызған ауаға моторлық отынды бүрку басталады. Мұнан әрі жану процесі басталып, қысым мен температура күрт көтеріледі. Піспек ЖМН-ден өтіп, газ қысымы ең биік деңгейге жеткен соң жану ұлғаю процесіне ұласады (3- ырғақ). Жылу механикалық жұмысқа газ ұлғаю барысында айналатындықтан бұл ырғақты піспектің мәнді жүрісі деп атайды.

Аластау қақпақшасының ашылуы және айналымнан шыққан газды цилиндрден аластау піспек ТМН-ге жетпей басталады (b'). Бұл сәтте цилиндрдегі қысым атмосфералық қысымнан әлдеқайда жоғары, сондықтан қақпақшадан газ шегіне жеткен жылдамдықпен шығады; піспек ТМН-ге жеткенде газ қысымы көп төмендейді.

Піспек жоғары жылжығанда (4-ырғақ) атмосфералық қысымнан сәл астам қысыммен газды цилиндрден ығыстырып шығарады. Аластау процесі піспек ЖМН-ден өткеннен кейін (b") аяқталады; мұндағы мақсат – цилиндрді толығырақ тазарту.

Нақты циклде енгізу және аластау қақпақшаларының ИБА бұрышымен өлшенетін ашық кезеңі немесе газ алмастыру фазасы180° мөлшерінен, яғни піспектің бір жүрісінен астам. Осыған орай аластау процесінің соңы мен толтыру процесінің басында екі қақпақшаның да біраз уақыт ашық қалатынын аңғару қиын емес. Бұл қақпақшалардың қабаттасу кезеңі деп аталады. Газ алмастыру фазасының кеңдігі мотордың жүрдектігіне байланысты.

Соңғы жылдары мотор жасау тәжірибесіне газ алмастыру қақпақшаларының ашылып-жабылу сәтін, яғни аталмыш фазаның ұзақтығын иінді біліктің айналым жиілігіне байланысты өздігінен өзгертіп тұратын жүйе енгізілді. Осыған қоса әр цилиндрге 3 немесе 4 қақпақша орнату газ алмастыру сапасын айтарлықтай жақсартты. Бұл мотордың қуаты мен отын үнемділігіне, сондай-ақ газ құрамындағы зиянды заттардың азаюына оң әсерін тигізді.

Есептемелік индикаторлық диаграмма мотордың лайықталған (Ne_max, η_ном) режимі үшін тұрғызылады.

Индикаторлық диаграмманы есептеу цилиндрдің жұмыстық көлемінің V_h (піспек жүрісінің S) өзгеру ауқымында сығымдау және ұлғаю политропаларының 7 – 8 аралық нүктелерінің координаталарын айқындау болып табылады.

2-кесте – Индикаторлық диаграмманы есептеуге қажет мәлімет

Құрылымдық өлшемдер	Жылулық есеп нәтижесі
Аталуы	Мағынасы	Өлшем	Мағынасы
Сығымдау дәрежесі ε Піспек жүрісі S, мм Цилиндрдің жұмыс көлемі Vh, л	0,5	Қысым, МПа: – толтыру pa, – сығымдау pc, – жану pz , – қалдық газ pr. Дәреже (дизель үшін): – бастапқы ұлғаю ρ – кейінгі ұлғаю δ	0,18 9,5 12,25 1,6   1,2 15,8

Дизельдің индикаторлық диаграммасында сығымдау политропасын салу Жұмыстық V_h көлемі ε_х арқылы 10 аралыққа бөлінеді. Әрі қарай сол әдіспен ОА, ОВ сызықтарын белгілеп, өзгермелі ОХ координаты және газ қысымы р_х табымыз.

Дизельде өтетін ұлғаю процесі 2 кезеңнен тұратындықтан ұлғаю политропасын салуда өзгешеліктер бар. Ең әуелі тұрақты қысым жағдайында өтетін көлем өзгеруі табылады

Абсцисса өсінде цилиндрдің толық V_а көлеміне сай ОВ, жұмыс V_h көлеміне сай АВ, откамера V_с көлеміне сай ОА сызықтарын белгілейді. ОВ, АВ, ОА – тұрақты шамалар, ал V_h өзгеруін көрсететін координата ОХ – айнымалы (ε_х мағыналарына сәйкес) шама.

АВ ұзындығын белгілі бір масштабта піспек жүрісіне сәйкес анықтаймыз, мм

Откамера көлемін айқындайтын ОА ұзындығы, мм

Цилиндрдің толық көлемі, мм

Ал өзгермелі көлем координатасы, мм

Аралық нүктелердегі газ қысымы (2 – координата)

– сығымдау политропасы үшін

Өзгермелі көлем координаттары

ОВ – цилиндрдің толық көлеміне сәйкес сызық.

Координаттық нүктелерге сәйкес газ қысымы.

мұндағы ρ – бастапқы ұлғаю дәрежесі.

3-кесте–Дизельдің индикаторлық диаграммасының аралық нүктелерін есептеу