3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ

ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

И ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

3.1 Определение основных размеров двигателя

Литраж одного цилиндра четырехтактного двигателя

, л,

где z – число цилиндров двигателя; n – частота вращения коленчатого вала двигателя, мин^-1.

Для двухтактного двигателя коэффициент 120 заменяется на 60.

Диаметр цилиндра

, м; k = S/D,

где k – отношение хода поршня (S) к диаметру цилиндра (D), равный k = 0,8…1,4.

Ход поршня

, м.

С целью унификации двигателей диаметр цилиндра округляется с учетом диаметра прототипа или существующего нормативного значения подобного рода двигателя.

Площадь поршня

, м².

Уточненный литраж цилиндра

, л.

Радиус кривошипа (r) и длина шатуна ( l )

; ; ,

где – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна, принимается по прототипу двигателя с соблюдением интервала = 1/3,5…1/4,5.

3.2 Построение индикаторной диаграммы

Для газовых и роторно-поршневых двигателей индикаторная диаграмма строится точно так же, как и для карбюраторных; для газодизельных – как для дизельных двигателей.

Индикаторная диаграмма проектируемого двигателя строится следующим образом.

Проводят координатные оси P – V и отмечают их пересечение буквой О (рисунки 3.1 и 3.2). Давление газов откладывается по линии ординат, масштаб которого выбирается в пределах 0,2…0,3 МПа в 1 см. Условно принимают для дизельных двигателей объем камеры сгорания см, а для карбюраторных двигателей см. Тогда полный объем цилиндра для дизеля будет равен см, а для карбюраторных двигателей см.

Откладывают по оси абсцисс отрезки: для дизеля V_c= Оd = 1 см и для карбюраторного двигателя Оd = 2 см и Om , см – для дизеля и Om, см – для карбюраторного двигателя. При этом масштаб по оси абсцисс

• для дизеля ;

• для карбюраторного двигателя .

Проводят атмосферную линию с ординатой P₀ = 0,1 MПа = const.

Через точки d и m проводят вертикали, на которых откладывают от оси абсцисс, в принятом масштабе, значения давлений в характерных точках цикла: , , , , , , .

Соединяют прямыми линиями точки: c и z; c и ; a и b. Из точек g и a проводим прямые ah и ge, параллельные оси абсцисс. Для дизельного двигателя (рисунок 3.2) из точки проводят горизонталь, на которой откладывают значение .

Для построения линий давления сжатия ac и расширения zb воc-пользуемся уравнениями политропы сжатия и

Рисунок 3.1 – Индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя: диаграмма перемещения (S), скорости ( ), ускорения ( j) и сил инерции (Р_j ) поршня

Рисунок 3.2 – Индикаторная диаграмма дизельного двигателя: диаграмма перемещения (S), скорости ( ), ускорения( j) и сил инерции (Р_j ) поршня

политропы расширения , где P_x и V_x – параметры (текущие координаты) произвольных точек определяют:

• для линии сжатия

; ;

• для линии расширения

; .

Для дизельного двигателя , поэтому для линии расширения используют следующие соотношения:

; .

Придавая отношению последовательно числовые значения 2, 3, 4,… , получают соответствующие значения давлений для объемов 2V_c, 3V_c, 4V_c, … V_a = V_c. Откладывают по оси абсцисс (O – V) объемы, кратные V_c= 2V_c, 3V_c, 4V_c, … V_c и восстанавливают перпендикуляры в полученных точках, на которых в принятом масштабе откладывают давления, соответствующие этим объемам. Полученный ряд точек, принадлежащих искомым кривым сжатия и расширения, соединяются плавными линиями.

При построении следует руководствоваться следующими соотношениями:

• для карбюраторных двигателей

; ;

• для всех других типов двигателей

.

Начало скругления диаграммы вблизи верхней мертвой точки производить с учетом угла опережения зажигания или начала подачи топлива, вблизи нижней мертвой точки – с учетом опережения открытия выпускного клапана двигателя-прототипа.