1. Индикаторные диаграммы двигателей

При осуществлении рабочего цикла в цилиндре двигателя непрерывно изменяются давление и температура газов. Изменение давления газов может быть экспериментально записано особым прибором – индикатором.

Рис.1. 3. Индикаторная «р – V»-диаграмма четырёхтактного безнаддувного дизеля

Диаграмма изменения давле-ния газов в цилин-дре двигателя в за-висимости от изме-нения объёма или угла поворота ко-ленчатого вала, за-писанная индика-тором, называется индикаторной диа-граммой двигателя. Если давление га-зов р записано в функции объёма V, условимся назы-вать её индикатор-ной диаграммой р – V, а если в функции угла поворота ко-ленчатого вала α , то индикаторной

диаграммой р – α.

Индикаторная диаграмма даёт наглядное представление о протекании параметров состояния рабочего тела в течение цикла. Но не только. Площадь

45

индикаторной «р – V»-диаграммы пропорциональна работе цикла. Анализ и исследование индикаторных диаграмм позволяют получить разнообразный и ценный материал для суждения о качестве процессов, составляющих рабочий цикл, и о качестве цикла в целом.

Индикаторная диаграмма четырёхтактного дизеля в системе коорди-

нат р – V (рис. 1. 3). Для дизелей номинальная степень сжатия ε чаще всего находится в пределах 14…18. Такты рабочего цикла отображаются следующи-ми линиями индикаторной диаграммы: r – r₁ – а – такт впуска; а – а₁ – d₁ – y – c

– такт сжатия; c – d₂ – z_р – z_т – z – b₁ – е – такт расширения (рабочий ход); е – r – такт выпуска.

Линии индикаторной диаграммы отображают следующие процессы, со-ставляющие рабочий цикл: s – r – а – а₁ – процесс впуска; а – а₁ – d₁ – y – c –

процесс сжатия; y – c – d₂ – z_р – z_т – z – процесс сгорания; c – d₂ – z_р – z_т – z – b₁ – е – процесс расширения (рабочий ход); b₁ – e – r – r₁ – процесс выпуска, причём

b₁ – e – свободный выпуск, а e – r – принудительный выпуск.

Рис. 1. 4. Индикаторная «р − α»-диаграмма четырёхтактного безнаддувного дизеля

Участки индикаторной диаграммы d₁ – y – c – d₂ и d₁ – y – c – d₂ – z_р – z_т

– z соответствуют процессам впрыскивания и смесеобразования. Точками на диаграмме отмечены характерные моменты цикла: y – момент воспламенения

46

(точка отрыва линии сгорания от линии сжатия индикаторной диаграммы); z_р – момент достижения р_макс; z_т – момент, соответствующий Т_макс; s –открытие впу-скного клапана и т. д.

Рис. 1. 5. Индикаторная «p – V»-диаграмма четырёхтактного бензинового (карбюраторного или с впрыскиванием топлива) двигателя

Для дизелей при отсутствии наддува р_макс ≈ 5,0…7,5 МПа, при наддуве

р_макс = 8,0…15,0 МПа и более (до 20…25 МПа); t_макс = 1600…1900 ⁰C (Т_макс = =1900…2200 K). Как уже отмечалось, через V_h (рис. 1. 1) обозначен рабочий

объём цилиндра; V_α = V_h + V_c – полный объём; L_i – работа, совершаемая газами внутри цилиндра двигателя (индикаторная работая), L_н.х. – работа насосных по-терь.

Индикаторная диаграмма в системе координат р – α показана на рис 1. 4. Фазы газораспределения: α_Вп – угол опережения открытия впускного клапана; β_Вп – угол запаздывания закрытия впускного клапана; α_Вып– угол опережения открытия выпускного клапана; β_Вып – угол запаздывания закрытия выпускного клапана. Обозначения на рис. 1. 4: ϕ_с – период задержки самовоспламенения топлива; θ – угол опережения воспламенения топлива; θ_Впр – угол опережения впрыска топлива; φ_Впр – продолжительность впрыскивания; ϕ _z – условная про-должительность сгорания.

Индикаторная диаграмма четырёхтактного бензинового (карбюра-торного или с впрыскиванием топлива) двигателя (рис.1. 5). Степень сжатия у большей части таких двигателей имеет величину от 6 до 8, а у некоторых типов доходит до 10 и более (ЗИЛ-111 имел ε = 10,5; двигатель ЗМЗ-406 имеет ε = = 9,5).

Для бензиновых двигателей р_макс = 3,5…4,5 МПа (реже до 6,0 МПа); t_макс = 2200…2500 ⁰С (Т_макс = 2500…2800 К).