11. Итоги теплового расчета

Итоги теплового расчета сводятся в таблицу по образцу:

Таблица #2 – Итоги теплового расчета

Давления, МПа	pr	pa	pc	pz	pzд	рв
Температуры, К	Тr	Тa	Тc	Тz	-	Тв
					-

Примечание: знаком # обозначены образцы выполнения таблиц в расчетно-пояснительной записке.

12. Построение индикаторной диаграммы

Порядок построения индикаторной диаграммы одинаков для дизельного и карбюраторного двигателей. Отличия указаны в примечании.

Индикаторная диаграмма представляет собой графическую зависимость давлений в цилиндре p_x от текущего значения объема цилиндра V_x. Индикаторная диаграмма строится в верхнем левом углу листа формата А1.

На оси абсцисс откладываем отрезок АВ, соответствующий в масштабе _v рабочему объему цилиндра V_h. Отрезок ОА соответствует в принятом масштабе объему камеры сгорания V_c .

ОА=АВ/(ε - 1)

Отрезок, соответствующий полному объему цилиндра V_a :

ОВ = ОА + АВ

Масштаб объемов:

, л/мм.

Длина отрезка АВ должна быть в пределах 120…150 мм.

I вариант построения диаграммы:

Если ход поршня S  120 мм, можно принять АВ = S.

Отрезок ОА = АВ/(-1).

II вариант построения диаграммы:

Откладываем отрезок ОА = 10 мм для дизельного двигателя или ОА = 15…

20 мм для карбюраторного двигателя. Отрезок ОВ =  ОА, АВ = ОВ – ОА.

Рабочая высота индикаторной диаграммы должна быть 200…250 мм. Исходя из этого выбираем масштаб давлений _р:

, МПа/мм,

где y_z – ордината точки z.

Для дизельных двигателей без наддува удобнее всего принять _р = 0,033 МПа/мм (т.е. 1МПа в 30 мм шкалы), для дизелей с наддувом _р = 0,04…0,05 МПа/мм (т.е. 1 МПа соответствует 25…20 мм шкалы соответственно). Для карбюраторных двигателей _р = 0,025 МПа/мм (давлению в 1 МПа соответствует отрезок 40 мм на оси ординат).

Определяем ординаты характерных точек (a, r, c, z, b):

y_x = p_x/_p , мм

Значение 1/_р должно быть целым, желательно, кратным 5.

Значения ординат характерных точек заносим в таблицу 3 расчетно-пояснительной записки по следующей форме:

Таблица # 3 – Ординаты характерных точек

Точка	r	a	c	z	b	-
Давление, МПа	pr	pa	pc	pz	pb	p0
						0,1
Ордината, мм

Пример: максимальное значение р_z = 6,5 МПа. Принимаем максимальную высоту диаграммы, y_z = 227,5 мм. Масштаб давлений

_р = 6,5/227,5 = 0,0285714 МПа/мм.

Давлению в 1МПа будет соответствовать отрезок шкалы длиной

1/ _р = 1/0,0285714 = 35 мм.

Ордината линии р₀

мм или, так как = 35 мм, то

у₀ = 35  р₀ = 350,1 = 3,5 мм и так далее для остальных точек.

Примечание: при 1/_р = 40 мм высота диаграммы будет слишком большой: y_x = 406,5 = 260 мм, а при 1/ _р = 30 мм – слишком маленькой y_x = 306,5 = 195 мм.

Откладываем ординаты характерных точек:

- в точке А – значения давлений p_r , p_c , p_z (точки r, c, z соответственно)

- в точке В – значения давлений р_а (точка а) и р_в (точка b).

Проводим линию р₀ с ординатой р₀/_р. Из точки а проводим горизонтальную линию и в конце плавно соединяем с точкой r. Так же проводим горизонтальную линию из точки r и плавным скруглением соединяем с линией z-b.

Для построения кривых а-с и z-b (рис. 6) определим зависимость текущего объема цилиндра V_x (в принятом масштабе μ_v) от угла поворота коленчатого вала , т.е.

Для этого под отрезком АВ строим отрезок АB = АВ. Из середины отрезка АB проводим полуокружность радиусом r = 0,5АВ. Из центра отрезка АB откладываем вправо отрезок ОO = r/2(поправка проф. Брикса), где , R – радиус кривошипа, L_шат – длина шатуна. Значения отношения λ  принимаем по прототипу рассчитываемого двигателя, или, если прототип не известен, по двигателю с одинаковым значением отношения S/D (приложения 5-9). Для учебных расчетов можно принять λ = 0,285 для карбюраторного двигателя и λ = 0,270 для дизельного двигателя.

Из точки О проводим лучи через угол  = 30 до пересечения с полуокружностью. Проектируем точки пересечения x₂…x₆ на отрезок АВ. Полученные отрезки OX₂…OX₆ соответствуют значениям текущего объёма цилиндра V_x = f() в принятом масштабе μ_v (см. рис. 6). Значения давлений в точках x₂…x₆ на участке сжатия а – с:

где n₁ – средний показатель политропы сжатия.

Данные для построения заносятся в таблицу.

Таблица #4 – Значения давлений р_x = f() на участке сжатия а-с

 °	180	210	240	270	300	330	360
OX, мм	Значение ОВ						Значение ОА
OB/OX	1						Значение 
Px, МПа	Значение pa						Значение рс
Px /p, мм

Значения ОХ можно определить по формуле

ОХ = ОА+0,5АВ[(1-cos)+0,25(1-cos2)]

Значение функции можно определить по табл. 18 [1].

Значения давлений на участке расширения z - b

,

где n₂ – показатель политропы расширения.

Данные расчетов заносим в таблицу.

Таблица #5 – Значения давлений на участке расширения z - b

 °	390	420	450	480	510	540
OX, мм						Значение ОВ
OB/OX						1
Px, Мпа						Значение pв
Px/p, мм

Значения ОХ и ОВ/ОХ используются из таблицы # 4.

Строим кривые а-с и z-b.

Примечания:

а) У дизельного двигателя строится дополнительная точка z΄=z. Абсцисса точки z

x_z =   OA,

где  - степень предварительного расширения.

Точки z и z΄ соединяются горизонтальным отрезком.

б) У карбюраторного двигателя дополнительно строится точка z_д, соответствующая действительному давлению в конце сгорания p_zд.

Р ис. 6 – Построение индикаторной диаграммы карбюраторного двигателя (а) и фрагмент индикаторной диаграммы дизельного двигателя (б)

Рис. 7 – Фрагмент индикаторной диаграммы дизельного двигателя

с наддувом