Построение индикаторной диаграммы двигателя с воспламенением от сжатия

Индикаторная диаграмма строится в координатах р-V.

По оси абсцисс (оси объемов) откладывают отрезок АВ (рисунок 1), соответствующий ходу поршня S в натуральную величину. Влево от точки А откладывают отрезок ОА, соответствующий объему камеры сжатия V_с; величина отрезка определяется из соотношения:

(50)

Точка О принимается за начало координат р-V.

Для построения индикаторной диаграммы рекомендуются масштабы давлений в пределах = 0,02 - 0,05 МН/м². Масштаб давлений принимается таким, чтобы высота диаграммы превышала основание в 1,2-1,5 раза.

Из точек А и В проводят вертикальные линии, являющиеся отметками ВМТ и НМТ, на которые наносят точки а, с, в, r, z, соответствующие давлениям р_а, р_с, р_b, р_r, р_z.

При выполнении построения политроп сжатия и расширения рекомендуется осуществим графическим методом в следующей последовательности. Из начала координат О проводят луч под произвольным углом (α=15-20⁰) к оси абсцисс. Из начала координат О под углами  и  к оси ординат проводят лучи ОЕ и ОК. значения углов  и  определяют по зависимостям:

(51)

(52)

Следовательно  и будут равны 30⁰ и 26⁰ соответственно.

Из точки С проводят горизонталь до пересечения с осью ординат. Из полученной точки под углом 45⁰ к оси ординат проводят прямую до пересечения с лучом ОЕ, а из точки пересечения с лучом- горизонтальную линию. Из точки С опускают перпендикуляр на ось абсцисс до пересечения с лучом ОД. Из полученной точки проводят прямую под углом 45⁰ к вертикали до пересечения с осью абсцисс. Из нее восстанавливают перпендикуляр к оси абсцисс до пересечения с ранее проведенной горизонталью. Полученная точка 1' принадлежит политропе сжатия. Другие точки политропы сжатия получаются аналогичным путем. Из точки пересечения горизонтали, на которой лежит точка 1', с осью ординат проводят прямую под углом 45⁰ к оси ординат до пересечения с лучом ОЕ и т.д. Через полученные точки 1',2',3' и т.д. проводится политропа сжатия АС. Построение политропы расширения выполняется аналогично. Построение начинают из точки Z, используя лучи ОД и ОК. Через полученные точки 1^",2^",3^" и т.д. проводится политропа расширения ZB.

При правильном построении политропы сжатия и расширения должны проходить соответственно через точки А и В.

В действительной индикаторной диаграмме следует учесть округления в точках с, z и b, обусловленные опережением зажигания, протекания процесса сгорания и предваоеним открытия выпускного клапана.

Для этой цели под индикаторной диаграммой строят полуокружность с диаметром, равным ходу поршня с центром О₁. От центра О₁ вправо откладывают отрезок r(λ/2) (поправку Ф.А.Брикса на конечную длину шатуна). При расчетах задаются значением  (ℓ- длина шатуна, r- радиус кривошипа, λ=1/3,5-1/4,5) или принимают по данным прототипа проектируемого двигателя.

Из центра О₂ под углом γ₁ (угол опережения открытия выпускного клапана) проводят луч О₂В₁. Через точку В₁ проводят вертикаль до пересечения с политропой расширения. Полученная точка b₁ на индикаторной диаграмме соответствует моменту открытия выпускного клапана.

Скругление индикаторной диаграммы делают на участке b_1, b_2, b₃.

Затем из центра О₂ проводят луч О₂С под углом γ₂ (угол опережения зажигания, γ₂=25-35⁰ поворота коленчатого вала до ВМТ). Через точку С проводят вертикаль до пересечения с политропой сжатия. Точка С' на индикаторной диаграмме соответствует моменту зажигания. Положение точки С^" определяют, приняв р^"_С=1,15-1,25 р_С.

Процессы впуска и выпуска условно принимают протекающими при постоянном давлении на участках соответственно r, a и b_1, b_2, b_3,r.

Рисунок 1 – Индикаторная диаграмма