logo
Тепловой и динамический расчет автомобильного двигателя

1.11 Построение индикаторной диаграммы

Построение индикаторной диаграммы ДВС производится в координатах (давление - объем) или (давление - ход поршня) на основании данных расчета рабочего цикла.

В начале построения на оси абсцисс откладывается отрезок АВ, соответствующий рабочему объему цилиндра, а по величине равный ходу поршня в масштабе , который в зависимости от величины хода поршня принимаем 1:1.

Отрезок ОА (мм), соответствующий объему камеры сгорания:

ОА=АВ/(?-1); (1.54)

ОА = 79,4/(10,8-1) = 8,102 мм.

При построении диаграммы масштабы давлений (Мр = 0,07 МПа в мм).

Построение политроп сжатия и расширения можно осуществлять аналитическим или графическим методом. Для аналитического метода точки политроп сжатия и расширения приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1 - Определение точек политроп сжатия и расширения аналитическим методом

№ точки

Ox, мм

OB/Ox

Политропа сжатия

Политропа расширения

px, Мпа

рх/Mp, мм

px, Мпа

рх/Mp, мм

1

8,102

10,8

26,361

2,452

35

20,29

9,577

136,8

2

16,924

5,2

9,649

0,897

12,8

8,049

3,799

54,3

3

25,746

3,4

5,38

0,5

7,1

4,702

2,219

31,7

4

34,569

2,5

3,525

0,328

4,7

3,187

1,504

21,5

5

43,391

2

2,594

0,241

3,4

2,403

1,134

16,2

6

52,213

1,7

2,074

0,193

2,8

1,957

0,924

13,2

7

61,035

1,4

1,588

0,148

2,1

1,531

0,723

10,3

8

69,858

1,3

1,434

0,133

1,9

1,394

0,658

9,4

9

78,68

1,1

1,14

0,106

1,5

1,128

0,532

7,6

10

87,502

1

1

0,093

1,3

1

0,472

6,7

При графическом методе из начала координат проводится луч ОС под углом ° к оси абсцисс, а также лучи OD и OE под определенными углами и к оси ординат:

; (1.55)

; (1.56)

;

;

Политропа расширения строится при помощи лучей ОС и ОЕ. Политропа сжатия строится при помощи лучей ОС и ОD.

Производим построение теоретической индикаторной диаграммы.

При построении действительной диаграммы углы фаз газораспределения принимаются ориентировочно на основе статистических данных для современных четырехтактных автомобильных двигателей.

Таблица 1.2 - Ориентировочные значения углов поворота коленчатого вала, определяющих положение характерных точек действительной индикаторной диаграммы

Угол п.к.в.

(точка) диаграммы)

Тип двигателя

Бензиновый

?1(r)

20

?2(a")

65

?(c)

40

??1(f)

10

??2(zд)

10

Y1 (b)

60

Y2 (a)

25

Для нанесения характерных точек действительной индикаторной диаграммы на теоретическую диаграмму используем метод Брикса.

Поправка Брикса:

(1.57)

где ; - радиус кривошипа; - длина шатуна.

Для автомобильных и тракторных двигателей:

?=(0,23 - 0,3);

принимаем: ? = 0,28.

Под индикаторной диаграммой строим вспомогательную полуокружность с диаметром равным ходу поршня. От центра полуокружности в сторону н.м.т. откладываем поправку Брикса. Согласно метода Брикса наносим характерные точки действительной индикаторной диаграммы, затем производим скругление индикаторной диаграммы.

2. Расчет и построение скоростной характеристики двигателя

Построение кривых скоростной характеристики ведется в интервале частот вращения коленчатого вала от = 780 миндо = 6600 мин (значение = 5500 мин), где - частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности.

Расчетные точки кривых эффективной мощности и эффективного удельного расхода топлива определяются по следующим зависимостям через каждые 582 мин:

(2.1)

(2.2)

где ,, - соответственно номинальная эффективная мощность (кВт), удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности (), частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности (мин);

, , - соответственно эффективная мощность (кВт), удельный эффективный расход топлива (), частота вращения коленчатого вала (мин) в искомой точке скоростной характеристики;

- коэффициенты, значения которых устанавливаются экспериментально (см. табл. 2.1).

Таблица 2.1 - Значение эмпирических коэффициентов для расчета скоростной характеристики двигателя

Эмпирический коэффициент

Значение

1

1

1,2

1

0,8

Точки кривых эффективного крутящего момента (Нм) и часового расхода топлива (кг/ч) определяются по формулам:

(2.3)

(2.4)

Аналогично производим расчеты для остальных значений . Результаты вычислений заносим в таблицу 2.2

Коэффициент приспособляемости К:

(2.5)

где - эффективный крутящий момент при номинальной мощности.

Таблица 2.2 - Расчеты внешней скоростной характеристики.

№ точки

Частота вращения коленчатого вала в искомой точке скоростной характеристики, об/мин

Эффективная мощность, кВт

Эффективный удельный расход топлива,

Эффективный крутящий момент, Нм

Часовой расход топлива, кг/ч

1

780

13,5

250,8

165,4

3,4

2

1362

25

233,8

175,4

5,8

3

1944

36,9

221

181,4

8,2

4

2526

48,7

212,4

184,2

10,3

5

3108

59,8

207,9

183,8

12,4

6

3690

69,6

207,6

180,2

14,4

7

4272

77,5

211,5

173,3

16,4

8

4854

82,8

219,6

163

18,2

9

5436

85

231,9

149,4

19,7

10

6018

83,4

248,4

132,4

20,7

11

6600

77,5

269

112,2

20,8

По полученным значениям производим построение внешней скоростной характеристики.

3 Динамический расчет КШМ двигателя