Построение индикаторной диаграммы карбюраторного двигателя

Индикаторная диаграмма карбюраторная двигателя строится для номинального режима работы двигателя т.е. при N_e =50 кВт и n =6000 мин^-1, аналитическим методом.

Масштабы диаграммы: ход поршня M _S=1 мм в мм; масштаб давлений M_p =0,05 МПа в мм.

Величины в приведенном масштабе, соответствующие рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания (см. рис. 4.14):

АВ=S/M_s=70/1,0=70 мм; OA=AB∙(ε - 1)=70/(7 - 1)=11,7 мм.

Максимальная высота диаграммы (точка z)

p_z / M_p =5,0463/0,05=100,9 мм;

Ординаты характерных точек:

p_a / M_p =0,0850/0,05=1,7 мм; p_c / M_p =1,2412/0,05=24,8 мм;

p_b / M_p =4,449/0,05=8,9 мм; p_r / M_p =0,1180/0,05=2,4 мм;

p₀ / M_p =0,1/0,05=2 мм.

Построение политропов сжатия и расширения аналитическом методом:

а) Политроп сжатия p_x = p_a (V_a / V_x) ⁿ¹. Отсюда

p_x / M_p =(p_a / M_p)(OB/OX) ⁿ¹ =1,7(81,7/OX)^1,378 мм,

где ОВ=ОА+АВ=11,7+70=81,7 мм;

б) Политропа расширения p_x = p_b (V_b / V_x) ⁿ². Отсюда

p_x / M_p =(p_b / M_p)(OB/OX) ⁿ² =8,9(81,7/OX)^1,248 мм.

Результаты расчета точек приведены в табл. 8. Расчетные точки политроп показаны на рис. 4.14 только для наглядности. При выполнении практических расчетов на диаграмме их не показывают.

 

 

Теоретическое среднее индикаторное давление

=F₁∙M_p/AB=1418∙0,05/70=1,0129 МПа,

где F₁=1418 мм² – площадь диаграммы aczba (см. рис. 4.14).

Таблица 8

№ точек	OX, мм	OB/OX	Политропа сжатия	Политропа расширения
(OB/OX)^1,378	px / Mp, мм	px, МПа	(OB/OX)^1,248	px / Mp, мм	px, МПа
	11,7		14,61	24,8	1,24	11,34	100,9	5,05
	13,6		11,81	20,1	1,00	9,357	83,3	4,16
	16,3		9,187	15,6	0,78	7,453	66,3	3,32
	20,4		6,755	11,5	0,57	5,641	50,2	2,51
	27,2		4,544	7,7	0,39	3,940	35,1	1,75
	40,8		2,599	4,4	0,22	2,375	21,1	1,06
	81,7			1,7	0,085		8,9	0,445

 

Величина =1,0129 МПа, полученная планиметрированием индикаторной диаграммы, очень близка к величине =1,0133 МПа, полученной в тепловом расчете.

Скругление индикаторной диаграммы осуществляется на основании следующих соображений и расчетов. Так как рассчитываемый двигатель достаточно быстроходный (n =6000 мин^-1), то фазы газораспределения необходимо устанавливать с учетом получения хорошей очистки цилиндра от отработавших газов и обеспечения дозарядки в пределах, принятых в расчете. В связи с этим начало открытия впускного клапана (точка r’) устанавливается за 18˚ до прихода поршня в в.м.т., а закрытие (точка a’’) – через 60˚ после прохода поршнем н.м.т.; начало открытия выпускного клапана (точка b’) принимается за 55˚ до прихода поршня в н.м.т., а закрытие (точка а’) – через 25˚ после прохода поршнем в.м.т.

 

 

Учитывая быстроходность двигателя, угол опережения зажигания θ принимается равным 35˚, а продолжительность периода задержки воспламенения – Δφ₁=5˚.

В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения зажигания определяют положение точек r’, а’, a’’, с’, f и b’ по формуле для перемещения поршня (см. гл. 7):

где λ – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Выбор величины λ производится при проведении динамического расчета, а при построении индикаторной диаграммы предварительно принимаем λ=0,285.

Расчеты ординат точек r’, а’, a’’, с’, f и b’ сведены в табл. 9.

Таблица 9

Обозначе-ние точек	Положение точек	φ˚	(1-cosφ)+(λ/4)(1-cos2φ)	Расстояние точек от в.м.т.(АХ), мм
r’	18˚ до в.м.т.		0,0655	2,3
а’	25˚ после в.м.т.		0,1223	4,3
a’’	60˚ после н.м.т.		1,6069	56,2
с’	35˚ до в.м.т.		0,2313	8,1
f	30˚ до в.м.т.		0,1697	5,9
b’	55˚ до н.м.т.		1,6667	58,3

 

Положение точки с’’ определяется из выражения

p_c’’ =(1,15 - 1,25) p_c =1,25∙1,2412=1,551 МПа;

p_c’’ / M_p =1,551/0,05=31 мм.

р_{z д}=0,85 р_z =0,85∙5,0463=4,2894 МПа;

р_{z д}/ M_p =4,2894/0,05=86 мм.

 

 

 

Нарастание давления от точки с’’ до z_д составляет 4,2894 - 1,551=2,738 МПа или 2,738/12=0,23 МПа/град п.к.в., где 12˚ - положение точки z_д по горизонтали (для упрощения дальнейших расчетов можно принять, что действительное максимальное давление сгорания р_{z д} достигается через 10˚ н.м.т., т.е. при повороте коленчатого вала на 370˚).

Соединяя плавными кривыми точки r c a’, c’ c c’’ и далее с z_д и кривой расширения b’ с b’’ (точка b’’ располагается обычно между точками b и a) и линией выпуска b’’r’r, получим скругленную действительную индикаторную диаграмму r a’a c’ f c’’ z_д b’ b’’ r.