2.7.3 Построение политроп сжатия и расширения

При построении политроп сжатия и расширения вычисляются ряд точек для промежуточных объемов (положений поршня), расположенных между V_c и V_a и между V_z и V_b по уравнению политропы рVⁿ = const.

Для политропы сжатия

, (2.70)

откуда

, (2.71)

где р_х и V_х – давление и объем в искомой точке процесса сжатия.

Отношение V_a/V_x изменяется в пределах от  до 1.

С учетом масштабов

, мм, (2.72)

где Ва – отрезок давления в конце процесса впуска р_а с учетом масштаба, Ва = р_а/М_р, мм; ОХ – отрезок, откладываемый по оси абсцисс, характеризующий изменение объема цилиндра при сжатии, мм.

Для расчета процесса сжатия линия АВ разбивается на девять частей (10 точек), значения переменного по длине отрезка ОХ заносятся в таблицу 2.9. Далее выполняется расчет значений давления процесса сжатия.

Таблица 2.9- Построение политроп сжатия и расширения

№ точ.	Политропа сжатия				Политропа расширения
	ОХ, мм		, мм	рхс, МПа		ОХ1, мм		, мм	рхр, МПа
1
2
…
10

Аналогично для политропы расширения:

. (2.73)

Для ДсИЗ отношение V_b/V_x изменяется в интервале 1…, а для дизелей – от 1 до .

С учетом масштабов

, мм, (2.74)

где Вb – отрезок давления в конце процесса расширения р_b с учетом масштаба, Вb = р_b/М_р, мм; ОХ₁ – отрезок, откладываемый по оси абсцисс, характеризующий изменение объема цилиндра при расширении, мм.

Результаты расчетов заносятся в таблицу 1.9.

По характерным и нанесенным на поле диаграммы промежуточным точкам проводятся плавные кривые, являющиеся соответственно политропой сжатия ас и политропой расширения zb.

Процессы газообмена условно считаются изобарными. Поэтому через точки а и r проводятся прямые параллельные оси абсцисс.

2.7.4 Скругление индикаторной диаграммы

Индикаторная диаграмма действительного цикла отличается от теоретической более плавным характером изменения давления.

Скругляются следующие участки индикаторной диаграммы:

- участок в конце процесса сжатия с определением положения точки с^/, соответствующей началу фазы видимого сгорания, и точки с^//, соответствующей действительному значению давления в момент достижения поршнем ВМТ;

- участок в начале процесса расширения с определением положения точки z_д, соответствующей моменту достижения действительного максимального давления р_zд после прохождения поршнем ВМТ;

- участок в конце процесса расширения, вид которого зависит от фаз газораспределения.

Для определения положения поршня в рассматриваемых точках индикаторной диаграммы необходимо воспользоваться следующим выражением:

, (2.75)

где  - угол поворота коленчатого вала (ПКВ), град;  - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Величина  выбирается по прототипу и составляет:

для ДсИЗ  = 0,24…0,28;

для дизелей  = 0,26…0,31.

Полученные значения поршня откладываются с учетом масштаба от точки А вправо, если поршень находится вблизи ВМТ, или от точки В влево, если поршень расположен вблизи НМТ.

Двигатель с искровой системой зажигания работает с максимальной мощностью в том случае, если начало второй фазы горения составляет 15 ^о …20^о ПКВ до ВМТ, то есть _с = 15°…20^о ПКВ. В дизелях положение точки с находится в следующих пределах _с = 15°…30^о ПКВ до ВМТ.

В связи с повышением давления из-за начавшегося до ВМТ процесса сгорания давление конца сжатия (точка с) составляет:

в ДсИЗ р_с = (1,15…1,25)р_с;

в дизелях р_с = (1,10…1,15)р_с.

Точки с и с, отложенные на индикаторной диаграмме, соединяются плавной линией.

Кроме того, на линии сжатия указывается точка f, соответствующая моменту искрового разряда в ДсИЗ или моменту начала впрыскивания топлива в дизелях. Ее положение определяется соответственно углом опережения зажигания (УОЗ) и углом опережения впрыскивания (УОВ).

Величина УОЗ в двигателях с искровым зажиганием на номинальном режиме лежит в пределах _о.з = 20 ^о …40^о ПКВ. меньшие значения _о.з назначаются в тихоходных двигателях, работающих на более богатых смесях. Величина УОВ в дизелях лежит в пределах _о.вп = 25 ^о …40^о ПКВ. Большие его значения характерны для быстроходных дизелей.

Действительное давление газов в конце сгорания в ДсИЗ равно: р_zд = 0,85р_z. При этом смещение точки z_д вправо от ВМТ составляет 10 ^о …30^о ПКВ. В дизелях точка z_д расположена на половине расстояния между точками z и z.

После этого точки с, z_д и линия расширения соединяются плавной линией.

Моменты открытия и закрытия клапанов соответствуют следующим положениям кривошипа коленчатого вала:

- угол опережения открытия выпускного клапана _b =45 ^о …75^о ПКВ до НМТ;

- угол запаздывания закрытия выпускного клапана _b = 10 ^о …25^о ПКВ после ВМТ;

- угол начала открытия впускного клапана _а = 10 ^о …30^о ПКВ до ВМТ;

- угол запаздывания закрытия впускного клапана _а = 45 ^о …80^о ПКВ после НМТ.

Точка b лежит на линии расширения, а точка b – на линии впуска. Точка а лежит на линии выпуска, точка а – на линии сжатия.

Положение точки d, соответствующей давлению отработавших газов в НМТ, определяется делением отрезка ab пополам. Точка b и точка d соединяются плавной кривой, которая далее переходит в горизонталь р_r. Из точки r в ВМТ также проводится плавная вогнутая кривая, переходящая в горизонталь р_а.