Расчет и построение индикаторной диаграмы

2.1 Четырехтактный двигатель (см.рис.1)

Выбираем масштаб ординат давления, при максимальном давлении цикла Р_z, не превышающем 80 бар, масштаб ординат давления принимаем 1 бар - 3 мм (m = 3); при Р_z > 80 бар масштаб ординат давления принимаем 1 бар - 2 мм (m = 2).

Определяем ординаты давлений основных точек цикла:

точка а = m·Р_a = /мм/

точка с = m·Р_с = /мм/

точка z = m·Р = /мм/

точка в = m·Р_в = /мм/

точка г = m·Р_г = /мм/

где давления в точках P_а; P_с; Р_z; Р_в; P_г берутся с теплового расчета двигателя.

Принимаем базу (длину) диаграммы V_a на 40-50 мм больше ординаты максимального давления цикла (точки z). Так, если точка z имеет длину 180 мм, базу диаграммы принимаем V_а = 250 мм.

Определяем отрезки, соответствующие:

объему камеры сжатия

(мм)

объему предварительного расширения

V_z = ρ. V_c (мм)

где степень сжатия ε и степень предварительного расширения ρ - взяты с теплового расчета двигателя.

На миллиметровом листе, соответствующего формата, проводим оси прямоугольной системы координат РV. От оси абсцисс в принятом масштабе давления (m =) проводим атмосферную линию и откладываем на оси абсцисс принятую длину диаграммы V_a = (мм) и полученный объем камеры сжатия V_c = (мм).

Проводим через полученные точки вертикали, они будут соответствовать положению поршня в Н.М.Т. и в В.М.Т.

На линии Н.М.Т. от оси абсцисс откладываем ординаты точек а, в, г. Соединив точку "в" с "г" и проведя горизонталь с точки "г" влево до пересечения ее с линией В.М.Т., получаем процесс выпуска отработанных газов.

Проведя с точки "а" горизонталь до пересечения ее е линией В.М.Т. получаем процесс наполнения цилиндра свежим зарядом воздуха.

На линии В.М.Т. отложив от оси абсцисс ординаты точек "С" и "z" и соединив их основной прямой, получим процесс сгорания топлива при постоянном объеме (с – z₁).

Через точку " z₁ " проводим горизонталь и на ней от оси ординат откладываем объем предварительного расширения V_z = (мм). Соединив точку "z₁" и "z" получаем процесс сгорания топлива при постоянном давлении /z₁-z /.

Для построения кривых политроп сжатия и последующего расширения пользуемся методом определения ординат давлении для произвольно взятых промежуточных объемов.

 

Расчет ординат давлений сжатия и расширения промежуточных объемов проводим в табличной форме.

Таблица 1

Величина е	Промежуточный объем	Ординаты давления сжатия	Ординаты давления расширения
		Р1 = Р2 = Р3 = Р4 = Р5 = Р6 = Р7 = Р8 = Р9 = Р10 =	Р`1 = Р`2 = P`3 = P`4 = P`5 = P`6 = P`7 = P`8 = P`9 = P`10 =

 

В таблице значения показателей политропы сжатия n₁ расширения n₂ взяты с теплового расчета.

Значение промежуточных объемов желательно брать не менее десяти, причем для более точного "построения промежуточные объемы принимаем целыми значениями и затем находят значение величины "е".

Последняя ордината давления расширения должна быть найдена при значении величины "е" не превышающем степень последующего расширения "δ", найденном в тепловом расчете.

Отложив ординаты давлении сжатия и расширения от оси абсцисс на вертикалях из соответствующих объемов, соединяем точки "а" - точки ординат сжатия промежуточных объемов и точку "с" лекальной кривой, получаем политропу сжатия; соединив точку "z" - точки ординат расширения промежуточных объемов и точку "в" лекальном кривой, получаем политропу последующего расширения.

Планиметрируя полученную индикаторную диаграмму, получаем ее площадь F = мм².

Определяем среднее индикаторное давление

;

Расхождение с теоретически найденным индикаторным давлением Р_i не должно превышать 3-4 %.

2.2 Духтактный двигатель со щелевой продувкой (см. рис. 2)

Дополнительно к расчету 4-х тактного дизеля находим отрезок рабочего объема цилиндра

где доля потерянного хода поршня на высоту выпускных окон ψ_b берется с исходных данных для теплового расчета.

Полученный отрезок откладываем на оси абсцисс от линии В.М.Т., через полученную точку проводим вертикаль, которая будет соответствовать положению поршня в Н.М.Т. Хвостовая часть диаграммы, соответствующая продувке, строится "от руки".

С точки "а", отложенной на вертикали, ограничивающей принятую базу диаграммы V_а (мм), вправо проводим горизонталь до пересечения с линией Н.М.Т. Получаем точку "f”. Линии в-f-а представляют собой процесс продувки двигателя.

2.3 Духтактный двигатель с прямоточно-клапанной продувкой (см. рис.3)

Длина отрезка, соответствующая рабочему объему, цилиндра, определяется по формуле:

где доля потерянного хода поршня на высоту продувочных окон ψ_n взята из исходных данных для теплового расчета.

Все построения выполняются как описано выше. Точка "в" конца расширения находится при помощи бицентровой диаграммы Брикса по фазе начала выпуска.

Длину диаграммы L по оси абсцисс делим пополам, из середины радиусом половины длины диаграммы проводам полуокружность.

Из точки О проводим отрезок ОК до пересечения с полуокружностью под углом, равным углу опережения открытия выпускного клапана (см.таб.2).

Вправо от точки О откладываем поправку Брикса

где R- радиус мотыля в масштабе длины диаграммы;

L - длина шатуна в масштабе длины диаграммы.

Если длина шатуна двигателя неизвестна, можно воспользоваться постоянной кривошипно-шатунного механизма (КШМ), которую берем из таблицы 2.

Из точки О проводим отрезок параллельный отрезку ОК до пересечения с полуокружностью.

С полученной точки N опускаем вертикаль до пересечения с кривой расширения.

Точка " в^/ " и будет началом открытия выпускного клапана.

 

 

Таблица 2

Марка дизеля	Угол опережения открытия выпускного клапана до Н.М.Т.	Постоянная мм
ДКРН 42/136	101°	1/4
ДКРН 50/110	87°	1/4
ДКРН 74/160	88°	1/3,9
ДКРН 60/195	96°	1/4

 

 

Примеры выполнения расчета рабочего цикла

3.1 Пример расчета четырехтактного двигателя с наддувом|наддуванням|.