Построение индикаторной диаграммы

 

Расчетная индикаторная диаграмма рабочего цикла строится в координатах p–V на миллиметровой бумаге формата А1.

На оси абсцисс (рисунок 1) откладываем произвольный отрезок ОА длиной l_ОА =10-12мм, изображающий в масштабе m_v объем камеры сгорания V_c. Далее, на оси абсцисс от точки «О» откладываем объемы V_z (для дизелей) и V_a определяемые по формулам:

 

, (37)

 

(38)

 

В результате отмеченных построений получается точка «В».

На оси ординат откладываем произвольный отрезок ОД, длиной не менее l_од=250 мм, соответствующий отрезку в масштабе m_р максимальному давлению сгорания р_z. Масштаб m_р высчитываем по формуле

 

(39)

 

На оси ординат откладываются в масштабе m_р давления p_a, p_c, p_в, р_r и на вертикалях, проведенных через точки «А» и «В», получаются точки а, с, в, r, z^/. Точка z для дизелей получается при пересечении изобары, проведенной через точку Д, с вертикалью, соответствующей V_z.

После проведения указанных построений проводится линия атмосферного давления (или давления в нагнетателе при газотурбонаддуве), отстоящая от оси абсцисс на расстояние p₀/m_p (или при газотурбонаддуве p_k/m_p). Затем проводятся горизонтали через точки а и r.

Точки а и с соединяются политропой сжатия, а точки z и b по политропе расширения. Промежуточные точки политроп определяются из условия, что каждому произвольному значению объема цилиндра V_x на оси абсцисс соответствуют значения давлений:

 

- для политропы сжатия

 

(40)

 

- для политропы расширения

(41)

 

где р_х – значение давления в цилиндре в промежуточных точках политропы, МПа;

V_x – значение объема цилиндра в промежуточных точках политропы, м³.

 

Расчеты необходимо вести не менее чем для 8 промежуточных точек. Результаты расчетов сводим в таблицу 2.

 

Таблица 2 – Значение промежуточных точек политроп

 

№ точки	Vx=ОХ, мм	Политропа сжатия,	Расширение, px, мм
px, МПа	px / mр, МПа/мм	px, МПа	px /mр, МПа /мм

 

 

Рисунок 1 – Индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля

 

При построении диаграммы для карбюраторного двигателя на оси ординат откладывается в масштабе давление 0,85p_z и через полученную точку проводится горизонталь до пересечения с политропой расширения. В результате получается условная точка Z, которая прямой соединяется с точкой с.

Для учета фаз газораспределения и опережения впрыска (зажигания) производится скругление индикаторной диаграммы у точек с, z^/, z, r и b (для дизеля) и у точек с, r, b (для карбюраторного двигателя) так, чтобы площадь скругления диаграммы составляла 94…95% от расчетной.

По построенной скруглённой индикаторной диаграмме определяется среднее индикаторное давление (p_i, МПа):

 

, (42)

 

где А – площадь скругленной заштрихованной части диаграммы, мм²;

l_AB - длина диаграммы по оси абсцисс, мм;

m_p - масштаб давления.

 

Для проверки полученного значения p_i находим теоретическое среднее индикаторное давление цикла (p_i^т, МПа) по зависимостям:

- для карбюраторных двигателей

 

, (43)

 

- для дизельных двигателей

 

(44)

 

Среднее индикаторное давление цикла с учетом фаз газораспределения (p_i^расч, МПа):

 

(45)

 

где φ – коэффициент, учитывающий фазы газораспределения.

Коэффициент φ принимается:

- для карбюраторных двигателей φ = 0,94-0,97;

- для дизельных двигателей φ=0,92-0,94.

 

Точность построения индикаторной диаграммы оценивается погрешностью – К, определяемой по формуле:

 

(46)

 

При расчетах погрешность не должна превышать 3-4%.