Данные теплового расчета.

Модель двигателя	Nн (Nmax), кВт	nн (nmax), мин-1		D, мм	S, мм	Wср, м/с	Pе, МПа		gе, г/кВт*ч
Проектируемый
Модель прототипа
Модель однотипного двигателя

Затем определяется литровая мощность двигателя. Результаты расчетов помещаются в табл.7 и выполняется краткий анализ соответствия полученных значений показателей проектируемого двигателя показателям сов­ременных двигателей. Должны быть указаны основные причины отк­лонения (расхождения) полученных значений для проектируемого двигателя от показателей работы двигателя, принятого за прото­тип.

2.5. Построение индикаторной диаграммы

Индикаторная диаграмма (рис. 4.5) строится по результатам теплового расчета и расчета политроп сжатия и расширения на ЭВМ . Рассчет политроп сжатия и расширения произво­дится с использованием программы записанной под шифром POL1.ВАS. При составлении программы использованы известные формулы:

для расчета политропы сжатия

, МПа;

для расчета политропы расширения

, МПа;

перемещение поршня

, мм;

текущий (расчетный) объем цилиндра

, л.

где - угол поворота колончатого вала двигателя.

Для использования программы следует выписать значения ис­ходные данных:

- степень сжатия;

D - диаметр цилиндра, мм:

S - ход поршня, мм;

- радиус кривошипа, мм;

- отношение радиуса кривошипа и длине шатуна (принимается по прототипу);

P_а - давление в конце такта впуска, МПа;

P_в - давление в конце такта расширения, МПа;

n₁ - средний показатель политропы сжатия;

n₂ - средний показатель политропы расширения.

Ввод исходных данных для выполнения расчетов должен быть только в указанных единицах измерения.

В программе и результатах расчетов приняты следующие обоз­начения:

P_ах - расчетное значение давления политропы сжатия, МПа;

P_вх - расчетное значение давления политропы расширения, МПа;

x - перемещение поршня, мм;

V_х - расчетное значение объема цилиндра, л:

Индикаторная диаграмма должна быть построена в координатах pV в левом углу первого листа курсового проекта (см. рис.1). Существует несколько рекомендаций построения индикаторной диаг­раммы. Может быть рекомендован способ, который позволяет в да­льнейшем, используя схему кривошипно-шатунного механизма, гра­фически контролировать правильность расчетов по определению сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме. В этом случае рабочий объем цилиндра V_n откладывается по оси абсцисс в мил­лиметрах, численно равным ходу поршня S (для значения S > 200 мм - в два раза меньше). Тогда объем камеры сгорания в мил­лиметрах будет:

, мм.

Масштаб давления может быть принят 0,1 МПа - 3 мм или 5 мм. По оси давлений откладывается P₀ и проводится прямая параллель­ная оси объемов. Затем вносятся характерные точки расчетной диаграммы, которые рекомендуется обозначать r, a, c, z^I, z, в. Для ускорения построения диаграммы и исключения ошибок в нане­сении промежуточных точек политроп сжатия и расширения рекомен­дуется ниже оси объемов разместить оси перемещения поршня x и углов поворота коленчатого вала , как это показано на рис. 4 и 5. Вертикальные прямые проводятся через значения x и φ, принятые для нахождения точек политроп. Выбранные значе­ния x и φ в таблице расчета и на рисунке могут быть обоз­начены порядковыми номерами 1, 2, 3 и т.д. После нанесения: расчетных точек политроп они соединяются плавными кривыми, ха­рактеризующими процессы сжатия и расширения. Линии, характери­зующие процессы впуска и выпуска проводятся условно, по возмо­жности ближе к линии давления P₀. Расчетная диаграмма выполняется тонкими линиями. В связи с тем, что в двигателях сгорание рабочей смеси происходит с конечными скоростями и про­текание процессов зависит от опережения впрыска топлива (опере­жения зажигания в карбюраторных двигателях), опережения впуска и выпуска газов и других факторов, наблюдается плавный переход от одного процесса в другой. Учитывая это, для получения дейст­вительной индикаторной диаграммы выполняются округления расчет­ной диаграммы. В карбюраторном двигателе (см.рис.4) положение точки C^I (начало округления в конце сжатия) определяется уг­лом опережения зажигания (по прототипу), а положение точки C^II (конец округления) может быть определено, приняв P_с^II = (1,15... 1,25)P_c. Действительное давление газов в конце видимого сгорания в карбюраторном двигателе принимают P_z^I = 0,85P_z. От точки C^II процесс сгорания изображается прямой, наклонной под углом не более 1°.

Рис.4. Индикаторная диаграмма четырехтактного карбюраторного двигателя

Рис.5. Индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля

В конце прямой на уровне давления P_z^I выполняется округление и точка z^I оказывается смещенной при­мерно на 8...12° по углу поворота коленчатого вала двигателя. Начало округления на выпуске (точка b^I) выполняется с момен­та начала открытия выпускного клапана (берется по прототипу). Точка b^II располагается примерно на половине расстояния между точками b и а. На рисунке 4 скругленная диаграмма показана толстыми линиями. Диаграмма фаз распределения строится по про­тотипу.

В четырехтактном дизеле (см. рис.5) точка C^I является на­чалом видимого сгорания и положение ее определяется по углу опережения впрыска топлива. Конец скругления (точка C^II ) можно найти, приняв P_с^II = (1,15...1,20)P_c. Наклон линии сгорания выполняется так, чтобы не было слияния с вертикальной линией cz^I . В ряде случаев это не удается сделать (при очень малых значениях ) и линия сгорания проводится по линии cz^I. Скругление на индикаторной диаграмме должно быть таким, чтобы явно был выражен подвод тепла при постоянном давлении. Скруг­ление на выпуске выполняется таким, как для карбюраторного двигателя. На индикаторной диаграмме следует нанести точки га­зораспределения и построить круговую диаграмму фаз газораспре­деления.

Для проверки правильности расчетов и построения планиметрируется индикаторная диаграмма (без учета насосных ходов) и определяется среднее индикаторное давление:

, МПа;

где - площадь индикаторной диаграммы, мм;

- длина диаграммы, мм;

- масштаб давления, кг/мм.

Полученное значение P_i не должно отличаться от расчетного более чем на 0,025 МПа, т.е. порядка 3%.

Приближенно значение Р_i может быть определено если инди­каторную диаграмму разделить на z частей с одинаковой длиной участков (частей) по оси объемов , мм, где - дли­на индикаторной диаграмм, мм. Тогда, средние давления соответственно в процессах расширения и сжатия будут:

· ·

· ·

или , и P_i=P_ср.р – P_ср.сж

где z - число участков диаграммы;

h_i - средняя высота i -го участка диаграммы в процессе расширения, мм;

h_i^I - средняя высота i –го участка диаграммы в процессе сжатия, мм;

- масштаб давления, МПа/мм.

В расчетно-пояснительной записке должно быть:

1. Указано, что индикаторная диаграмма построена по результа­там теплового расчета и расчета политроп сжатия и расширения на ЭВМ.

2. Приведены расчетные формулы, использованные при составлении программы.

3. Помещен текст программы.

4. Указаны принятые обозначения в программе и таблице расчета.

5. Помещена таблица результатов расчета и дано пояснение о дальнейшем использовании их.

6. Выбраны масштабы для построения индикаторной диаграммы.

При отсутствии возможности расчета на ЭВМ производится рас­чет 8...12 точек политроп сжатия и расширения по уравнениям политроп, заменив в них отношение объемов отношением отрезков, выражающих объемы:

для политропы сжатия

,

для политропы расширения

Здесь . Расчет политропы расширения для дизеля закан­чивается при отношении (степень последующего расшире­ния), т.е. при , где - степень предваритель­ного расширения. Результаты расчетов помещаются в табл. 8 и ис­пользуются для построения индикаторной диаграммы.

Таблица 8.

Результаты расчета политроп сжатия и расширения.

Vx, мм		Vx2	Vx3	…	Vx=ρVc	Vxn=Vc
	1	Процесс сжатия				ɛ
Кn1	1					ɛn1
	Pa					Pc
Кn2	1	Процесс расширения			δn2	ɛn2
	Pb				Pz