3  ПОБУДОВА ІНДИКАТОРНОЇ ДІАГРАМИ

 

Індикаторна діаграма будується на основі теплового розрахунку двигуна.

 

3.1  Вибір масштабів і визначення координат характерних точок

 

Побудова індикаторної діаграми розпочинається з того, що проводиться горизонтальна лінія, на якій відкладається відрізок АВ, по величині рівний ходу поршня S в масштабі M_S, який в залежності від величини ходу поршня вибирається таким чином, щоб відрізок АВ приблизно дорівнював 100 мм. Масштаб по осі тиску M_P вибирається таким чином, щоб висота діаграми була в 1,5 … 1,7 рази більша за її основу (відрізок АВ).

Ліворуч від точки А по осі абсцис відкладається відрізок ОА по величині рівний висоті камери згоряння:

 

, мм

 

Після цього в точках О, А і В ставляться перпендикуляри до осі абсцис. Перпендикуляр в точці О є віссю тиску Р в циліндрі двигуна. Два інші перпендикуляри відповідають верхній (ВМТ) і нижній (НМТ) мертвим точкам поршня відповідно.

Максимальна висота індикаторної діаграми, мм

 

 ;

 

При виконанні теплового розрахунку були отримані або прийняті значення тиску для характерних точок індикаторної діаграми P₀ ; P_a ; P_c ; P_z ; P_b ; P_r. Їх координати визначаються, як:

 

, мм              , мм             ,мм

, мм               , мм

 

Ординати цих точок відкладаються на перпендикулярах до осі абсцис, поставлених в точках А і В індикаторної діаграми.

Для дизельного двигуна  додатково визначається координата точки z по осі абсцис, мм:

 

 ,

 

де r - ступінь попереднього розширення.

 

3.2  Побудова політроп стиску і розширення

 

Побудову політроп стиску і розширення найбільш зручно проводити аналітичним методом.

Координати точок політропи стиску розраховуються на основі рівняння:

 

 , МПа,

 

де  і V_x  - тиск і об'єм в шуканій точці процесу стиску.

Величина об'єму V_a відповідає довжині абсциси ОВ. Значення V_x=OX, будуть лежати в межах від V_x=V_a=OB до V_x=V_с=OA. Відповідно відношення  V_a/V_x для різних значень V_x  може лежати в межах:

 

.

 

Координати точок політропи розширення для карбюраторного двигуна розраховуються аналогічно:

 

, МПа,

 

де  і V_x  - тиск і об'єм в шуканій точці процесу розширення.

Тоді:

 , мм

 

, мм

Для дизельного двигуна при визначенні координат точок політропи розширення необхідно врахувати, що відношення OB/OX буде змінюватися в межах від 1 до d , тобто мінімальне значення OX буде відповідати не V_с  , а V₁.

Задаючись послідовно значеннями OX і розв'язуючи рівняння відносно P_x для політроп розширення та стиску, отримуємо координати для їх побудови. Конкретні значення OX отримуємо таким чином: відрізок AB ділимо на певне число рівних частин (8…10), далі вимірюємо довжину першого відрізка від т. О і підставляємо це значення в рівняння, потім довжину першого і другого відрізка, також взятого від точки О і т.д. Результати розрахунків зводяться в таблицю 1.6.

 

Таблиця 1.6 – Дані для побудови індикаторної діаграми

 

 

На основі отриманих розрахункових точок будуємо політропи стиску і розширення. Приклад побудови індикаторної діаграми бензинового двигуна показано на рис.1. Приблизний вигляд індикаторної діаграми дизеля показано на рис.2.

 

3.3  Заокруглення індикаторної діаграми

 

Для врахування впливу фаз газорозподілу і кута  випередження запалювання (впорскування) на характер зміни індикаторної діаграми задаються фазами газорозподілу двигуна. Значення кутів фаз газорозподілу сучасних автомобільних двигунів подані в таблиці 1.7. Для розрахунку потрібно вибрати конкретне значення із вказаних меж.

 

Таблиця 1.7 –Фази газорозподілу

 

 

Абсциса кожної із прийнятих точок визначається за формулою:

 

, мм,

 

де φ – відношення радіуса кривошипа до довжини шатуна (приймається в межах 0,23…0,30).

Конкретні значення λ для деяких двигунів наступні:

 

 

При подачі іскри (або впорскування палива) в точці c' (до моменту приходу поршня в ВМТ) в циліндрі двигуна тиск буде більший ніж P_c

 

, МПа.

 

Ордината точки с'' визначається як AC''=P_с''/M_p, мм. Ордината точки b'' визначається як P_с''=0,5(P_b-P_r ), МПа. Звідси:

 

, мм.

 

Для карбюраторного двигуна дійсний максимальний тиск згоряння буде менший розрахункового:

 

, МПа.

 

Для дизельного двигуна зменшення тиску в точці  не потрібно.

Після заокруглення діаграми визначається її площа і величина середнього індикаторного тиску P_i:

 

, МПа.

 

Різниця між значенням P_i, отриманим розрахунковим шляхом і визначенням по індикаторній діаграмі, не повинна перевищувати 10%.

З’єднавши плавними кривими точки і далі з лінією випуску отримаємо скруглену дійсну індикаторну діаграму.