65 Начертите индикаторную диаграмму процесса выхлопа 4х тактного двигателя.

13.1 Индикаторные диаграммы процессов выхлопа четырех- и двухтактных двс

Процесс истечения газов можно рассматривать состоящим из 3-х этапов (рисунок 1).

Рисунок 1 Индикаторная диаграмма процесса выхлопа четырехтактного двигателя: 1 и 4 – моменты начала открытия и конца закрытия выхлопного клапана

Рисунок 2 Круговая диаграмма фаз выхлопа четырехтактного двигателя:  и  - опережение открытия и запаздывание закрытия выхлопного клапана

I этап (1-2) – истечение за счет избыточного давления

66 Что из себя представляет среднее индикаторное давление и как можно определить его величину графически?

15.1 Среднее индикаторное давление. Методы его определения

Среднее индикаторное давление - это такое условное давление, которое, действуя в течение одного хода поршня, совершает такую же работу, что и переменное давление в течение одного рабочего цикла. Оно возрастает с увеличением количества топлива, сжигаемого внутри цилиндра, и поэтому может характеризовать тепловую напряженность работы двигателя.

Рисунок 1 Теоретическая (сплошные кривые) и фактические индикаторные диаграммы дизеля (а) и условная диаграмма, построенная с использованием среднего индикаторного давления (б)

Теоретическое среднее индикаторное давление графически можно определить по индикаторной диаграмме (рисунок 1, а) следующем образом:

, (1)

где F – обозначенная на диаграмме площадь;

l – длина индикаторной диаграммы;

К_р – масштаб индикаторного давления.

67 Что из себя представляет среднее индикаторное давление и как можно определить его величину аналитически?

Величину можно определить и расчетным путем, используя выражения:

для дизеля:

;

для ДсИЗ =1 и = и:

.

Эти выражения можно получить следующим образом.

Учтем, что:

, т.е. V_h=R ,

где R – площадь F индикаторной диаграммы в единицах работы;

V_h – рабочий объем цилиндра.

Отсюда:

Найдем величину R:

R=L_r+L_p-L_c ,

где L_r – работа в процессе сгорания;

L_p – работа в процессе расширения;

L_c – работа в процессе сжатия.

С учетом этого получаем:

.

Выразим все давления и объемы через давление сжатия и объем камеры сгорания:

а) =р_z=p_c;

б) ;;

в) ;;

г) V_z/V_c=; V_z=V_c;

д) =V_c;

е) V_e=V_c=V_a.

Подставив все эти значения в выражение (4), получим:

.

С учетом этого окончательно получаем:

для дизеля:

для ДсИЗ =1 и = и

Фактическая индикаторная диаграмма отличается от теоретической (использованной при определении ) закруглениями в точкаха, с, z₀, z и e, объясняемыми:

с – началом горения еще до подхода поршня к ВМТ;

z₀ и z – немгновенностью завершения зон подвода тепла;

е – предварением открытия выпускного клапана и т.д.

Эти закругления уменьшают полезную площадь F теоретической индикаторной диаграммы.

С учетом указанных обстоятельств действительное индикаторное давление определяют по выражению:

р_i=-р,

где  - коэффициент, учитывающий наличие закруглений в действительной диаграмме, или, иначе, коэффициент неполноты диаграммы; обычно =0,92-0,97 (нижнее значение – для дизелей, верхнее – для ДсИЗ);

р(р_r-p_a) – потери давления на насосные ходы поршня (на диаграмме рисунка 1 они обозначены через площадь F_н); средние значение р находятся в пределах 5…25 кПа.

Вышеприведенные формулы пригодны для определения действительного индикаторного давления четырехтактных двигателей.

У двухтактного двигателя его определяют с учетом потерь хода поршня на продувочные и выхлопные окна по формуле:

р_i=(1-),

где  - высота выхлопного окна в долях хода поршня (0,120,25).

Экспериментально р_i определяют, сняв индикаторную диаграмму и планиметрируя площади F и F_н по выражаению:

.

При полной нагрузке в четырехтактных ДсИЗ р_i=110…1500 кПа, а в двухтактных с кривошипно-камерной продувкой 250…450 кПа.

В четырехтактных дизелях без наддува p_i=750…1050 кПа, а при наддуве доходит до 2500 кПа и выше.