тепловой расчет

ПРИЛОЖЕНИЕ

Построение индикаторной диаграммы

Индикаторная диаграмма двигателя внутреннего сгорания строится с использованием данных расчёта рабочего процесса. При построении диаграммы её масштабы рекомендуется выбирать с таким расчётом, чтобы получить высоту равной 1,2…1,7 её основания. В начале построения (рис. П1 и рис. П2) на оси абсцисс откладывается отрезок АВ, соответствующий рабочему объёму цилиндра, а по величине равный ходу поршня в масштабе Мs , который в зависимости от величины хода поршня может быть принят 1:1, 1,5:1 или 2:1.

Отрезок ОА (мм), соответствующий объёму камеры сгорания:

OA = AB /(ε −1).

При построении диаграммы рекомендуется выбирать масштабы давлений Мр = 0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,07…0,10 МПа в мм.

Затем по данным теплового расчёта на диаграмме откладывают в выбранном масштабе величины давлений в характерных точках: а, с, z1, z, b, r.

Построение политроп сжатия и расширения можно производить аналитическим или графическим методом. При аналитическом методе построения политроп сжатия и расширения (см. рис. П1) вычисляется ряд точек для промежуточных объёмов, расположенных между Vc и Va и между Vz и Vb, по уравнению политропы

pVn1 = const.

Для политропы сжатия

pxVxn1 = paVan1 ;

px = pa (Va /Vx )n1 ,

где рх и Vx – давление и объём в искомой точке процесса сжатия.

Отношение Va /Vx , изменяется в пределах 1…ε. Аналогично для политропы расширения

px = pb (Vb /Vx )n2 .

Для бензиновых двигателей отношение Vb /Vx , изменяется в интервале 1…ε, а для дизелей – 1…δ.

Рис. П1. Индикаторная диаграмма построенная аналитическим методом

При аналитическом методе построения диаграммы определение ординат расчётных точек политроп сжатия и расширения удобно производить в табличной форме. Соединяя точки а и с плавной кривой, проходящей через вычисленные и нанесённые на поле диаграммы точки политропы сжатия, а точки z и b – кривой, проходящей через точки политропы расширения, и соединяя точки с с z, а b с а прямыми линиями, получаем расчётную индикаторную диаграмму (без учёта насосных ходов). Процессы выпуска и впуска принимаются проте-

кающими при р = const и V = const.

Рис. П2

При графическом методе, по наиболее распространённому способу Брауэра, политропы сжатия и расширения строят следующим образом (рис. П2).

Из начала координат проводят луч ОС под произвольным углом, а к оси абсцисс (для получения достаточного количества точек на политропах) рекомендуется брать α = 15°. Далее из начала координат проводят лучи OD и ОЕ под определёнными углами β1 и β2 к оси ординат. Эти углы определяют из соотношений

tgβ1 = (l + tgα)1n – l; tgβ2 = (l + tgα)2n – l.

Политропу сжатия строят с помощью лучей ОС и OD. Из точки с проводят горизонталь до пересечения с осью ординат; из точки пересечения – линию под углом 45° к вертикали до пересечения с лучом OD, а из этой точки – вторую горизонтальную линию, параллельную оси абсцисс. Затем из точки с проводят вертикальную линию до пересечения с лучом ОС; из точки пересечения – под углом 45° к вертикали линию до пересечения с осью абсцисс, а из этой точки – вторую вертикальную линию, параллельную оси ординат, до пересечения со второй горизонтальной линией. Точка пересечения этих линий будет промежуточной точкой 1 политропы сжатия. Точка 2 находится аналогичным путём при выборе точки 1 за начало построения.

Политропу расширения строят с помощью лучей ОС и ОЕ, начиная от точки z, аналогично построению политропы сжатия.

Полученные диаграммы (см. рис. П1 и П2) являются расчётными индикаторными диаграммами, по которым можно определить

pi′ = F′M p / AB,

где F' – площадь диаграммы ac(z')zba, мм2; Мр – масштаб давлений (МПа в мм); AВ – отрезок, мм.

Значение pi′ , полученное по формуле, должно быть равно значению pi′ , полученному в результате тепло-

вого расчёта.

Действительная индикаторная диаграмма ac′c′′zдb′b′′ra отличается от расчётной, так как в реальном дви-

гателе за счёт опережения зажигания или впрыска топлива (точка c′ ) рабочая смесь воспламеняется до прихода поршня в в.м.т. (точка f ) и повышает давление в конце процесса сжатия (точка с"). Процесс видимого сгорания происходит при изменяющемся объёме и протекает по прямой cz для бензиновых двигателей); открытие выпу-

скного клапана до прихода поршня в н.м.т. (точка b') снижает давление в конце расширения (точка b", которая обычно располагается между точками b и а). Для правильного определения местоположения указанных точек

необходимо установить взаимосвязь между углом Ԅ поворота коленчатого вала и перемещением поршня Sx. Эта

связь устанавливается на основании выбора длины шатуна Lш и отношения радиуса кривошипа R к длине ша-

туна λ = R/Lш.

По индикаторной диаграмме для проверки теплового расчёта и правильности построения диаграммы ac′c′′zдb′b′′a определяется

pi = FMp / AB,

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………................................... 3

1.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ КАРБЮРАТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ ………... 4

1.1.Процесс впуска …………………………………………………………. 8

1.2.Процесс сжатия ………………………………………………………… 12

1.3.Процесс сгорания ………………………………………………………. 17

1.4.Процесс расширения и выпуска ………………………………………. 22

1.5.Индикаторные параметры рабочего цикла …....................................... 25

1.6.Эффективные показатели двигателя ………………………………….. 26

1.7.Основные параметры цилиндра и двигателя ………………………… 28

1.8.Построение индикаторной диаграммы ……………………………….. 29

1.9.Тепловой баланс карбюраторного двигателя ……………………....... 32

1.10. Кинематика расчёта карбюраторного двигателя …………………… 34

1.11.Расчёт динамики карбюраторного двигателя ………………………. 41

1.12.Уравновешивание двигателя …………………………………………. 55

2.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ДВИГАТЕЛЯ С ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА …. 55

2.1.Процесс впуска …………………………………………………………. 59

2.2.Процесс сжатия ………………………………………………………… 62

2.3.Процесс сгорания ………………………………………………………. 64

2.4.Процессы расширения и выпуска ……………...................................... 69

2.5.Индикаторные параметры рабочего цикла …………………………… 71

2.6.Эффективные показатели двигателя ………………………………….. 71

2.7.Основные параметры цилиндра и двигателя ………………………… 73

2.8.Построение индикаторной диаграммы ……………………………….. 74

2.9.Тепловой баланс двигателя с впрыском топлива ………………….. 77

2.10.Расчёт кинематики двигателя с впрыском топлива…………………. 79

2.11. Расчёт динамики двигателя с впрыском топлива…………………… 85

2.12.Уравновешивание двигателя …………………………………………. 96

3.РАСЧЁТ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЕЙ …………………… 96

3.1.Расчёт поршневой группы карбюраторного двигателя ……………… 96

3.2.Расчёт шатунной группы двигателя с впрыском топлива …………... 105

ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………121 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………………….. 121 ПРИЛОЖЕНИЕ ……………………….………………………………………...122