Файл: Zapiska_3.docx

2.9 Построение индикаторной диаграммы

По методике, представленной в [2], построили графическим методом индикаторную диаграмму проектируемого 4-х цилиндрового двигателя.

Для построений вычислили значения следующих величин:

мм, (2.51)

= , (2.52)

= , (2.53)

, (2.54)

_(2.55)

где λ – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна; λ = 0,27 [1].

Из начала координат под углом =15 к горизонтальной оси проводим луч ОК, угол обычно выбираем из интервала 15...20.

Под углами =216’ и =1856’ к вертикальной оси проводим лучи ОМ и ОN.

Для построения политропы сжатия из точки C проводим горизонтальную линию до пересечения с вертикальной осью. Из полученной точки под углом 45 проводим прямую линию до пересечения с лучом ОМ, а из полученной точки пересечения – горизонтальную линию. Затем из точки C опускаем перпендикуляр к горизонтальной оси до пересечения с лучом ОК. Из полученной точки проводим прямую линию под углом 45 к вертикали до пересечения с горизонтальной осью, а из этой точки восстанавливаем перпендикуляр к горизонтальной оси до пересечения с ранее проведенной горизонтальной линией. Полученная точка принадлежит политропе сжатия. Последующие точки политропы сжатия находим аналогичным построением, но за начальную берем точку, полученная перед этим.

Указанные построения повторяем до получения требуемого числа точек политропы сжатия. Точки соединяем плавной кривой, образующей политропу сжатия индикаторной диаграммы.

Построение политропы расширения производим аналогично построению политропы сжатия.

Из точки Z проводим горизонтальную линию до пересечения с вертикальной осью, из точки их пересечения под углом 45 к вертикали проводим прямую линию до пересечения с лучом ОN, а из этой точки проводим горизонтальную линию до пересечения с продолжением вертикальной линии, полученной при нахождении аналогичной точки политропы сжатия. В месте пересечения этих линий получаем точку, принадлежащую политропе расширения.

Подобным образом строим следующие точки политропы расширения, выбирая каждый раз за начальную точку последнюю, полученную при предыдущем построении. Затем все точки соединяем плавной кривой, образующей политропу расширения.

После построения политроп сжатия и расширения производим скругление индикаторной диаграммы с учетом предварения открытия выпускного клапана, опережения зажигания и скорости нарастания давления, а также наносим линии впуска и выпуска.

Для этой цели под горизонтальной осью проводим на пути поршня S, как на диаметре, полуокружность радиусом S/2. Из центра полуокружности О' в сторону нижней мертвой точки (н.м.т.) откладываем отрезок О'О₁ мм, длиной 6,4 мм.

Из точки под углом (угол опережения открытия выпускного клапана), проводим луч . Полученную точку , соответствующую открытию выпускного клапана, сносим на политропу расширения (точка b').

Луч проводят под углом , соответствующем углу опережения зажигания ( = 20...30), а точку сносим на политропу сжатия, получая точку d'. Положение точки с'' (действительное давление в конце такта сжатия) определяем как , а положение точки z' (действительное максимальное давление цикла) определяется по . Точка b'' располагается между точками b и а. Затем проводим плавную линию d'c''z' изменения кривых сжатия и сгорания в связи с углом опережения зажигания и линию – в связи с предварением открытия выпускного клапана.

Далее проводим линии впуска и выпуска, соединяя их в точке r. В результате указанных построений получаем действительную индикаторную диаграмму.

Индикаторная диаграмма дизельногоового двигателя, полученная в результате построения, приведена на первом листе графической части.

3 Расчет и построение внешней скоростной характеристики

Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость основных параметров двигателя (эффективная мощность N_е, эффективный крутящий момент М_е, часовой расход топлива G_T, удельный эффективный расход топлива g_e, коэффициент наполнения η_v) от частоты вращения коленчатого вала двигателя при полностью выдвинутой рейке топливного насоса на максимальную подачу топлива. График крутящего момента и выходной мощности двигателя прототипа представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – График крутящего момента и выходной мощности двигателя автомобиля Dacia Sandero II 1.5 dCi FAP

По внешней скоростной характеристике определяются максимальные мощностные параметры двигателя и минимальные удельные параметры. Также по внешней скоростной характеристике определяется коэффициент приспособляемости двигателя, равный отношению максимального эффективного момента М_еmax к моменту при максимальной мощности М_еnom:

. (3.1)

Основные параметры двигателя в зависимости от угловой скорости вращения коленчатого вала определяются по эмпирическим формулам.

Текущее значение эффективной мощности N_еx, кВт, равно:

= . (3.2)

Текущее значение эффективного крутящего момента М_еx, кНм, равно:

= . (3.3)

Текущее значение часового расхода топлива G_Tx, кг/ч, равно:

= . (3.4)

Текущее значение удельного эффективного расхода топлива g_ex, г/(кВтч), для дизельного двигателя с неразделенными камерами равно:

=. (3.5)

В качестве примера представим расчет по формулам (3.2) – (3.5) для значения угловой скорости вращения ω_x вращения коленчатого вала:

кВт,

Нм,

г/(кВтч),

кг/ч.

Для остальных значений ω_x расчеты выполнялись аналогично, результаты расчетов сведены в таблицу 3.1. Кроме того, по полученным данным построена внешняя скоростная характеристика проектируемого 4-х цилиндрового дизельного двигателя (рисунок 3.1).

Таблица 3.1 – Результаты расчета основных параметров двигателя

Окончание таблицы 3.1