4.7 Построение индикаторной диаграммы

Индикаторная диаграмма строится для номинального режима работы двигателя на основании данных, полученных в тепловом расчете. При этом по оси ординат откладывается давление в абсолютных единицах (МПа), а по оси абсцисс – объем (л).

Масштабы построения диаграммы рекомендуется выбирать с таким расчетом, чтобы получить ее высоту (давление), равную 1,2 – 1,7 основания. Основание по оси абсцисс (объем) принимаем 150 мм, таким образом, чтобы отрезок АВ, по величине равный ходу поршня.

Отрезок ОА (мм), соответствующий объему камеры сгорания определяется по выражению:

;

мм.

Отложив на оси абсцисс отрезок ОА и АВ, получим точку А, соответствующую объемам V_r, V_c, V_z и точку В, соответствующую объемам V_a и V_b..

Масштаб хода поршня, мм/мм_ч:

;

Кроме того, отрезок zz:

zz = ОА  ( - 1);

zz = 8,93  (1,063 - 1)=9,5

Масштаб давления:

М_р = 0,1 МПа/мм.

По данным теплового расчета двигателя на диаграмме откладываем в выбранном масштабе величины давлений в характерных точках: а, с, z, z, b,r.

Соединив прямыми линиями точки с – z – z, а также b – а получают соответственно процессы изохорного или изохорного и изобарного подводов теплоты, а также изохорного отвода теплоты.

По оси ординат откладывают давление после компрессора р_к = 0,2 МПа и перпендикулярно этой оси проводим линию, соответствующую отложенному давлению.

При построении политроп сжатия и расширения вычисляем 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

, (4.44)

откуда

,

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

Отношение V_a/V_x изменяется в пределах от 1 до . Аналогично для политропы расширения:

.

Для дизелей отношение V_b/V_x изменяется в интервале – от 1 до .

В результате расчета промежуточных точек для процессов сжатия и расширения заполняем таблицу 4.7

Таблица 4.7- Политропы сжатия и расширения
№ точ.	Политропа сжатия					Политропа расширения
	ОХ, мм	ОВ/ОХ	рхс, мм	рхс, МПа	ОХ1, мм		ОВ/ОХ1	рхс, мм	рхс, МПа
0	8,92857	15	72,4	7,237	9,491071		14,11	141,3	14,13
0a	15,1786	8,82	35,4	3,536	15,71295		8,52	74,5	7,449
1	21,4286	6,25	22,2	2,22	21,93482		6,11	48,8	4,876
2	33,9286	3,95	11,9	1,194	34,37857		3,9	27,6	2,756
3	46,4286	2,88	7,8	0,782	46,82232		2,86	18,6	1,861
4	58,9286	2,27	5,7	0,566	59,26607		2,26	13,8	1,38
5	71,4286	1,88	4,4	0,437	71,70982		1,87	10,8	1,083
6	83,9286	1,6	3,5	0,351	84,15357		1,59	8,8	0,884
7	96,4286	1,39	2,9	0,291	96,59732		1,39	7,4	0,742
8	108,929	1,23	2,5	0,247	109,0411		1,23	6,4	0,636
9	121,429	1,1	2,1	0,213	121,4848		1,1	5,5	0,555
10	133,929	1	1,9	0,187	133,9286		1	4,9	0,49

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

Скругление индикаторной диаграммы.

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

Положение точки с, соответствующее началу видимого сгорания, определяется углом опережения впрыскивания топлива, который составляет 8 – 30^о (ОХ = , ОХ = ). Действительное давление газов также больше, чем давление р_с. давление в точке с ориентировочно может быть определено по формуле:

;

МПа.

Точку m скругления кривой процесса сгорания при постоянном давлении z – z располагают обычно на половине расстояния между точками z и z.

Точка b соответствует началу открытия выпускного клапана, который открывается до прихода поршня в НМТ за 40 – 70^о (ОХ = )

ОХ = поворота коленчатого вала двигателя. Точка b, характеризующая конец расширения действительного цикла, располагается на половине расстояния между точками а и b.

Построение внешней скоростной характеристики.

Для оценки динамических и экономических показателей автотракторных двигателей необходимо знать изменение основных показателей в функции частоты вращения или нагрузки.

На основании тепловых расчетов, проведенных для нескольких скоростных режимов работы двигателя, построить внешнюю скоростную характеристику.

Из построенной характеристики определяем коэффициент приспособляемости двигателя:

; (4.45)

где M_emax – максимальный крутящий момент, Нм;

M_eн – крутящий момент при номинальной мощности, Нм.

Для дизеля по внешней скоростной характеристике коэффициент приспособляемости К = 1,12 – 1,17.