Построение индикаторной диаграммы карбюраторного двигателя

Индикаторная диаграмма карбюраторная двигателя строится для номинального режима работы двигателя т.е. при N_e =60 кВт и n =6000 мин^-1, аналитическим методом.

Масштабы диаграммы: ход поршня M_S=1 мм в мм; масштаб давлений M_p=0,05 МПа в мм.

Величины в приведенном масштабе, соответствующие рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания (см. рис. 4.14):

АВ=S/M_S=75/1,0=75 мм; OA=AB∙(ε-1)=75/(6,8-1)=12,9 мм.

Максимальная высота диаграммы (точка z)

4,8688/0,05=97,4 мм;

Ординаты характерных точек:

/0,05=1,7 мм; /0,05=23,9 мм;

/0,05=8,9 мм; /0,05=2,4 мм;

/0,05=2 мм.

Построение политропов сжатия и расширения аналитическом методом:

а) Политроп сжатия . Отсюда

где ОВ=ОА+АВ=12,9+75=87,9 мм;

б) Политропа расширения . Отсюда

Результаты расчета точек приведены в табл. 8. Расчетные точки политроп показаны на рис. 4.14 только для наглядности. При выполнении практических расчетов на диаграмме их не показывают.

 

 

Теоретическое среднее индикаторное давление

=F₁∙M_p/AB=1500∙0,05/75=1МПа,

где F₁=1500 мм² – площадь диаграммы aczba (см. рис. 4.14).

Таблица 8

№ точек	, мм		Политропа сжатия			Политропа расширения
				, мм	, МПа		, мм	, МПа
1	12,6	7	14,61	24,8	1,24(точка c)	11,34	101,0	5,05 точка z)
2	14,7	6	11,81	20,1	1,00	9,357	83,3	4,16
3	17,6	5	9,187	15,6	0,78	7,453	66,3	3,32
4	22,0	4	6,755	11,5	0,57	5,641	50,2	2,51
5	29,3	3	4,544	7,7	0,39	3,940	35,1	1,75
6	44,0	2	2,599	4,4	0,22	2,375	21,1	1,06
7	87,9	1	1	1,7	0,085	1	8,9	0,445

 

Величина =1 МПа, полученная планиметрированием индикаторной диаграммы, очень близка к величине =1,000

3 МПа, полученной в тепловом расчете.

Скругление индикаторной диаграммы осуществляется на основании следующих соображений и расчетов. Так как рассчитываемый двигатель достаточно быстроходный (n =6000 мин^-1), то фазы газораспределения необходимо устанавливать с учетом получения хорошей очистки цилиндра от отработавших газов и обеспечения дозарядки в пределах, принятых в расчете. В связи с этим начало открытия выпускного клапана (точка r’) устанавливается за 18˚ до прихода поршня в в.м.т., а закрытие (точка a’’) – через 60˚ после прохода поршнем н.м.т.; начало открытия выпускного клапана (точка b’) принимается за 55˚ до прихода поршня в н.м.т., а закрытие (точка а’) – через 25˚ после прохода поршнем в.м.т.

 

 

Учитывая быстроходность двигателя, угол опережения зажигания θ принимается равным 35˚, а продолжительность периода задержки воспламенения – Δφ₁=5˚.

В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения зажигания определяют положение точек r’, а’, a’’, с’, f и b’ по формуле для перемещения поршня (см. гл. 7):

AX=(AB/2)[(1-cosφ)+(λ/4)(1-cos2φ)],

где λ – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Выбор величины λ производится  при проведении динамического расчета, а при построении индикаторной диаграммы предварительно принимаем λ=0,285.

Расчеты ординат точек r’, а’, a’’, с’, f и b’ сведены в табл. 9.

Таблица 9

Обозначе-ние точек	Положение точек	φ˚	(1-cosφ)+(λ/4)*(1-cos2φ)	Расстояние точек от в.м.т.(АХ), мм
r’	18˚ до н.м.т.	18	0,0655	2,5
а’	25˚ после н.м.т.	25	0,1223	4,6
a’’	60˚ после н.м.т.	120	1,6069	60,3
с’	35˚ до н.м.т.	35	0,2313	8,7
f	30˚ до н.м.т.	30	0,1697	6,4
b’	55˚ до н.м.т.	125	1,6667	62,5

 

Положение точки с’’ определяется из выражения

p_{c ’’} =(1,15-1,25) p_c =1,25∙1,2412=1,491 МПа;

p_{c ’’} / M_p =1,491/0,05=29,98 мм.

р _{z д}=0,85 р _z =0,85∙4,8688=4,1385 МПа;

р _{z д}/ M_p =4,1385/0,05=83 мм.

 

 

 

Нарастание давления от точки с’’ до z_д составляет 4,1385-1,491=2,648 МПа или 2,648/12=0,22 МПа/град п.к.в., где 12˚ - положение точки z_д по горизонтали (для упрощения дальнейших расчетов можно принять, что действительное максимальное давление сгорания р _{z д}  достигается через 10˚ н.м.т., т.е. при повороте коленчатого вала на 370˚).

Соединяя плавными кривыми точки r c a’, c’ c c’’ и далее с z_д и кривой расширения b’ с b’’ (точка b’’ располагается обычно между точками b и a) и линией выпуска b’’r’r, получим скругленную действительную индикаторную диаграмму r a ’ a c’ f c’’ z_д b’ b’’ r.