2.6. Построение индикаторной диаграммы

2.6.1 Методика построения индикаторной диаграммы

Тепловой расчет двигателя завершается построением индикаторной диаграммы, которая в дальнейшем является исходным материалом при проведении динамического и прочностного расчетов двигателя.

Построение индикаторной диаграммы выполняется аналитическим способом. Расчетная индикаторная диаграмма строится в системе координат

Р-V ( давление – объём ) на миллиметровой бумаге форматов А 4 (297х210мм) или А3 (420х297мм). Единицы измерения приводятся в системе СИ (давление в МПа , объём в м³).

Рекомендуемые масштабы для построения индикаторной диаграммы при книжном расположении диаграммы на листе:

формат А 4 - V_а = А; (А ≈ 150¸170 мм), Р_z = Б; Б ≈ (170¸230 мм);

формат А 3 - V_а = А; (А ≈ 180¸240 мм), Р_z = Б; Б ≈ (280¸340 мм).

Построение индикаторной диаграммы проводим в следующем порядке:

Нанести координатную систему (Р-О-V)

На координатной оси (о-V)

- от начало координат (точка О) в выбранном масштабе объёма откладываем отрезок равный объему камеры сгорания V_с = мм. (e- величина степени сжатия). Конец отрезка будет соответствовать положению верхней мертвой точки (в.м.т.);

- от точки ВМТ в том же масштабе откладываем отрезок равный рабочему объёму цилиндра V_h = V_а - V_с = мм, конец которого будет соответствовать положению нижней мертвой точки (н.м.т.);

для двухтактных дизелей необходимо показать хвостовую часть диаграммы.

Поскольку V_h = V_h · (1-Ψ) + V_h ·Ψ (Ψ – доля потерянного хода), то от в.м.т. откладываем отрезок равный и далее хвостовую часть равную , конец которого и будет соответствовать положению н.м.т..

На координатной оси (о-р).

Восстанавливаем перпендикуляр к в.м.т., на котором в выбранном масштабе давления отмечаем точку соответствующую значению :

• давления наддува - Рк = мм, через которую проводим прямую параллельную оси (О-V);

• давления сжатия- Рс = мм, (точка c диаграммы) и давления сгорания Р_z=Б мм ( точка z диаграммы).

От точки z параллельно оси (О-V) откладываем отрезок равный

V_z = V_c×r = конец которой обозначается точкой z¹

(r - степень предварительного расширения);

Восстанавливаем перпендикуляр к н.м.т., на котором в выбранном масштабе давления отмечаем точки соответствующие значениям:

• давления наполнения ( точка а диаграммы), и давления расширения мм ( точка b диаграммы).

Для двухтактных дизелей точки соответствующие Ра ( точка а диаграммы) и Рв ( точка b диаграммы), расположены на перпендикуляре восстановленном к концу отрезка .

Между точками (а) и (с) строим политропу сжатия со средним показателем (n_с), а между точками (b) и (z) политропу расширения со средним показателем (n_Р).

Построение политроп сжатия и расширения

Для построения политроп сжатия и расширения на график необходимо нанести несколько промежуточных точек этих кривых. Ординаты этих точек вычисляются следующим образом:

линия сжатия (а -с ) - задавая значения текущей степени сжатия e_х = от e_х=1 до e_х= e последовательно находим значения и в соответствующих масштабах значения ординат точек Р_сж= Р_а· ;

линия расширения(b - z ) - задавая значения текущей степени сжатия e_х = в интервале от e_х = r до e_х = d последовательно находим значения и ординаты точек Р_рас= Р_в·

Интервал между значениями текущих степеней сжатия рекомендуются принимать равным величине получаемой делением заданной степени сжатия на десять ( ).

Примеры индикаторных диаграмм четырехтактного и двухтактного циклов приведены на рис. 2. Расчет целесообразно вести в табличной форме.

В табл. 3 показан пример расчета политроп сжатия и расширения диаграммы при значениях:

e =17, Р_а = 0,16 Мпа, Р_z=10Мпа, Р_в =0,39МПа, r =1,33, d = 12,78, п₁ =1,36 , п₂ =1,26. Для Р_z=10Мпа принято Б = 200мм.( рекомендуемый масштаб для формата А4), т.е. 1мм. =0,05 Мпа.

a). б).

Рис.2. Индикаторные диаграммы двигателей.

a- четырехтактного, b-двухтактого

Таблица. 1