IV. Построение индикаторной диаграммы

Индикаторная диаграмма строится для номинального режима работы двигателя. Приведен пример индикаторной диаграммы ДсИЗ:

Пояснения к рисунку:

впуск: r’ ra’ aa’’ – действительный впуск,

r’ r– опережение открытия впускного клапана (продувка),

aa’’ – запаздывание закрытия впускного клапана (дозарядка),

ra– расчетный впуск;

сжатие: ac– расчетный процесс,

c’ c’’ – скругление диаграммы,

c’ – момент подачи искры или впрыска топлива,

f– отрыв линии сгорания от линии сжатия (начало процесса горения),

c’ f– период задержки воспламенения;

сгорание: cz– расчетный процесс,

c’ f c’’ - действительный процесc;

расширение: z b – расчетный процесс,

b’ b’’ – действительный процесс,

b’ – момент открытия выпускного клапана;

выпуск: br– расчетный процесс,

b’ b’’ r’ ra’ – действительный процесс,

a’ – момент закрытия выпускного клапана.

1. Построение координатных осей.

При построении диаграммы её масштаб следует выбирать, чтобы получилось OY=(1,2…1,7)OX.

По оси OX откладываются:

AB – ход поршня S в масштабе обычно 1:1, 1.5:1, 2:1.

- объём КС

Масштаб давлений обычно: 0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,07…0,10 МПа/мм

2. Нанесение характерных точек цикла.

По данным теплового расчета на диаграмме откладываются в выбранном масштабе характерные точки a, c, z, b, r.

2. Построение политроп сжатия и расширения расчетным методом. Вычисляются 5…7 промежуточных точек для кривых acи zbпо уравнению политропы .

a) политропа сжатия

где

б) политропа расширения

где - для ДсИЗ;

- для дизеля.

3. Теоретическое среднее индикаторное давление

Графическим путем определяется теоретическое среднее индикаторное давление и сравнивается с расчетным значением.

4. Скругление индикаторной диаграммы

а) выбор фаз газораспределения

- процесс впуска:

до ВМТ – опережение открытия впускного клапана;

после НМТ – запаздывание закрытия впускного клапана;

- процесс сжатия:

до ВМТ – угол опережения зажигания (УОЗ) для ДсИЗ;

до ВМТ – угол опережения впрыска (УОВ) топлива для дизеля;

- период задержки воспламенения для ДсИЗ;

- период задержки воспламенения для дизеля;

- процесс выпуска:

до НМТ опережение открытия выпускного клапана;

после ВМТ запаздывание закрытия выпускного клапана.

В соответствии с принятыми фазами газораспределения и УОЗ (УОВ) определяются положение точек r’, a’, a’’, c’, f, b’ по формуле для перемещения поршня

где λ – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна,

Окончательный выбор производится при проведении динамического расчета, при построении индикаторной диаграммы допустимо принять

= 0,25…0,30.

б) положение точки c” (давление в конце сжатия)

в) положение точки

- ДсИЗ: ,

- дизель: , .

скорость нарастания давления: , Мпа/град.

Полученные точки соединяются плавными кривыми (т. b’’ располагается между b и a), т. b’’ соединяется с линией выпуска.

5. Действительное среднее индикаторное давление

Графическим путем определяется действительное среднее индикаторное давление и сравнивается с расчетным значением.

V. Расчет теплового баланса

1. Общее количество теплоты, введенное в двигатель с топливом (здесь и далее Дж/c)

;

2. Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с.

;

3. Теплота, передаваемая охлаждающей среде

;

где

с – коэффициент пропорциональности (для 4-х тактных ДВС с=0,45…0,53)

I – число цилиндров

D – диаметр цилиндра, см

n – частота оборотов коленчатого вала,

m – показатель степени (для 4-х тактных ДВС m=0,6…0,7)

4. Теплота, унесенная с отработавшими газами

;

где

- теплоёмкость остаточных газов

- теплоёмкость свежей смеси (воздуха)

Формулы для определения теплоёмкостей см. раздел III, п 5.4.

5. Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива

;

6. Неучтённые потери теплоты

;

Составляющие теплового баланса представляются в в виде графика и таблицы для всех расчетных режимов:

Пример зависимости составляющих теплового баланса от частоты вращения коленчатого вала.