Вопрос 63. Индикаторная диаграмма Коэффициент полноты индикаторной диаграммы. Индикаторная диаграмма

Индикаторной диаграммой называют зависимость давления от объема цилиндра за рабочий цикл в координатах PV. Снимают диаграмму опытным путем или строят по результатам расчета. У МОД имеется специальный индикаторный привод, который позволяет снимать индикаторную диаграмму на каждом цилиндре с помощью механического индикатора. Площадь индикаторной диаграммы пропорциональна работе, совершаемой газами в цилиндре за цикл. На этом свойстве диаграммы основан способ определения мощности, развиваемой газами в цилиндре, которая и называется индикаторной мощностью. Различают 3 вида индикаторных диаграмм (расчетная, предполагаемая, действительная).

По значениям давлений и объемов в характерных точках расчетного цикла (a,c,y,z, в) и значениям показателей политроп сжатия и расширения n₁ и n₂, полученным при расчете рабочих процессов, строится диаграмма расчетного цикла (рис. 20 ), а на ее базе – предполагаемая индикаторная диаграмма (рис. 21). Диаграмму расчетного цикла начинают строить с выбора масштаба давлений m_p, мм/кПа и выбора длины отрезка, соответствующего :

; ;  . (66)

Рис. 20. Индикаторная диаграмма расчетного цикла

Диаграммы расчетного цикла 2- и 4- тактных ДВС строят идентично. Для 4- тактных принимают . Объем цилиндра в конце расширения в расчетном цикле принимают равным объему в начале сжатия .

Отличия действительной индикаторной диаграммы от диаграммы расчетного цикла: политропы сжатия и расширения действительной индикаторной диаграммы отличаются от расчетных и . Действительная индикаторная диаграмма снимается с двигателя и имеет скругления y точек c,y,z, как у предполагаемой диаграммы (рис. 21). Скругление у точки с вызвано началом сгорания до ВМТ и более резким ростом давления Р. Скругления у точек y и z объясняются конечной скоростью тепловыделения при сгорании.

Рис. 21. Предполагаемая индикаторная диаграмма 2- тактного дизеля

У 2 - тактных ДВС хвостовая часть действительной индикаторной диаграммы частично или полностью компенсирует уменьшение площади диаграммы. Действительная индикаторная диаграмма 4 - тактного ДВС имеет дополнительные различия: наличие скруглений в хвостовой части диаграммы (в районе точек в и а) и линии насосных ходов. Работу насосных ходов при определении индикаторной мощности цилиндра принято относить к механическим потерям.

Р азличие между площадями действительной индикаторной диаграммы и диаграммы расчетного цикла оценивают коэффициентом полноты индикаторной диаграммы  = F_д/F_р. Иногда строят развернутую индикаторную диаграмму (СОД, ВОД) (рис. 22).

Рис. 22. Развернутая диаграмма 2- тактного дизеля

Развернутая индикаторная диаграмма это зависимость давления в цилиндре в функции от угла поворота коленчатого вала. Объем цилиндра в функции от угла поворота коленчатого вала  можно определить по формуле

, (67)

где , r –радиус кривошипа,

L – длина шатуна.

Для крейцкопфных МОД λ ≈ 0,21÷0,22, для тронковых СОД и ВОД λ ≈ 0,25÷0,31. Уменьшение λ снижает нормальное давление поршня на стенку цилиндра, однако приводит к росту высоты дизеля.

9