Занятие №4 «построение расчётной индикаторной диаграммы» (процессы наполнения и сжатия)

1. Цель занятия

Определение контрольных точек и построение индикаторной диаграммы для номинального режима в координатах Р(φ) и Р(V), то есть необходимых для реализации заданной мощности двигателя (целесообразно использовать результаты практического занятия №1 или задания по курсовому проекту).

2. Методика исследования

Все расчёты проводятся при нормальных внешних атмосферных условиях, то есть температуре окружающего дизель воздуха То = 293К и барометрическом давлении Ро = 0,105 мПа.

1. Процесс наполнения

Давление в конце процесса наполнения:

Ра = (0,9 – 0,96) Рs– для 4-такного двигателя.

Давление наддува Рsможно определить по формуле:

, мПа

где – температура воздуха на входе в двигатель.

Можно принять 370 – 400 К.

– газовая постоянная воздуха, равная 287, Дж/кг.К

_v - коэффициент наполнения, выбирается для 4-х тактных ДВС в пределах 0,82 -0,97

, рад/с

- суммарный расход воздуха, кг/с

Величину расхода воздуха можно определить:

Расход топлива равен:

, кг/с

( для справки = 14,35 кг возд/кг топл., суммарный коэффициент избытка воздухаберётся для выбранного типа двигателя, а= 42500 кДж/кг).

Часть воздуха проходит через дизель во время продувки, поэтому в цилиндрах будет фактически находиться меньшее количество воздуха:

, кг/с,

где - коэффициент избытка продувочного воздуха для 4-тактных можно принять равным 1,0.

После определения величины необходимо помнить, что предельная величина давления в одноступенчатом компрессоре не должна превышать 0,15 МПа. При большем давлении наддува целесообразно применять 2-ступенчатую схему наддува с охлаждением надувочного воздуха.

Температура воздуха в конце наполнения равна:

, К

где - приращение температуры воздуха в цилиндре, равное

, К

– температура остаточных газов, обычно равная (700-800), К

- коэффициент остаточных газов, принимаемый (0,02 – 0,05)

- (11÷13) для Д49

Уточняем коэффициент наполнения :

Следует помнить, что чем выше , тем меньше должна быть степень сжатия.

Величина коэффициента дозарядки обычно составляет 1,03 – 1,06.

4. Процесс сжатия

Необходимо определить параметры конца процесса сжатия воздуха в цилиндре, то есть величины и.

Давление в конце сжатия

,

где - среднее значение показателя политропы сжатия, равное для ЛЭУ 1,32 – 1,39 (для справки, для дизелей типа Д49 величина показателя политропы равна 1,34 – 1,36).

Политропа сжатия показывает отличие реального процесса от идеального (адиабатного с показателем адиабаты 1,41), то есть без теплообмена с реальной средой.

При больших значениях наддува величины достигают значений 9,5 – 10,5 мПа.

Температура воздушного заряда в конце сжатия

, К

Следует помнить, что по условиям надёжного самовоспламенения величина .

Промежуточные значения давления процесса сжатия нужно определить по политропному уравнению

,

где – истинный показатель политропы сжатия, изменяющийся по ходу сжатия, что зависит от реального процесса теплообмена в цилиндре.

Следовательно, для подсчётов принимается ранее принятое значение.

Тогда величина .

Значения (не более 5-7 значений) берутся на участке сжатия.

Далее на миллиметровой бумаге вычерчивается индикаторная диаграмма в координатах и.