Побудова індикаторної діаграми

Індикаторну діаграму належить розмістити у верхній частині лівої смуги аркуша.

Будують її у вигляді залежності – тиску в циліндрі від переміщення поршня х.

Приклад побудови індикаторної діаграми бензинового двигуна показано на рис. 3.1, дизеля – на рис. 3.2.

Індикаторна діаграма будується у такому порядку.

Початок координат відповідає уявному положення поршня, яке він мав би в тому випадку, якби об’єм над ним дорівнював нулю.

Вибравши масштаб переміщення поршня /для автомобільних двигунів, як правило, він становить 1:1/, на індикаторній діаграмі відкладаємо за віссю абсцис від початку координат послідовно значення

і S, мм.

Отримані точки і вертикальнії лінії, що проходять через них, відповідають верхній і нижній мертвим точкам /ВМТ і НМТ/.

*Дод. 2 поміщений від обладинку.

Масштаб тиску вибираємо таким, щоб висота індикаторної діаграми становила 1,6…1,8 її ширини. Потім на відстані 0,1 МПа від осі абсцис проводимо горизонталь, що відповідає атмосферному тиску

На діаграму наносимо отримані за результатами теплового розрахунку значення тиску за вертикаллю, що відповідає:

НМТ - , ; ВМТ - , , .

Крім того, для дизелів на відстані ς від початку координат відкладаємо тиск, що відповідає точці кінця згорання при сталому тиску.

Використовуючи отримані точки, тонкими лініями будуємо індикаторну діаграму так званого розрахункового циклу, яка відрізняється від діаграми дійсного циклу відсутністю заокруглень.

Для графічної побудови політроп стиску а – с і розширення z – b з початку координат проводимо допоміжні лінії під кутом до осі абсцис і під кутами і - до осі координат. При цьому для першого променя доцільно брати значення , а нахил другого і третього визначити із залежностей:

-1;

-1,

де , - показники політроп відповідно стиску і розширення.

Для забезпечення більш високої точності побудови бажано виконувати, відкладаючи не кути в градусах, а будуючи їх за тангенсами.

Лінії стиску а – с і розширення z – b можна будувати в будь-якому напрямку, але більша точність забезпечується при побудові з точок c і z.

Розглянемо побудову лінії стиску.

З точки С проводимо дві лінії: паралельно до осі абсцис до перетину з віссю ординат і паралельно осі ординат до перетину з променем під кутом α до осі абсцис. З точки перетину першої лінії з віссю ординат під кутом до осі ординат проводимо лінію до перетину з променем під кутом . З отриманої точки проводимо горизонтальну пряму.

З точки перетину вертикальної прямої з променем під кутом α проводимо пряму під кутом до осі абсцис до перетину з віссю абсцис і з цієї точки – вертикальну пряму до перетину з проведеною раніше горизонтальною прямою. Ця точка розміщається на політропі стиску. З цієї точки повторюємо таку ж саму побудову, як і з точки С, у результаті чого отримуємо другу точку шуканої лінії стиску.

Побудову повторюємо доти, доки чергова точка розташується правіше за точку а. Через отримані точки проводимо тонку криву лінію, яка й буде лінією стиску.

Лінію розширення будуємо з точки z у тому ж самому порядку, але з використанням променя, проведеного під кутом до осі ординат.

Лінії стиску і розширення обов’язково повинні проходити відповідно через точки a і b. Якщо навіть одна з побудованих точок не буде збігатися з лінією, то потрібно перевірити обчислення та побудови і виправити помилку.

З’єднання лініями нанесені розрахункові точки z і c, a і b, дістанемо індикаторну діаграму розрахункового циклу.

Для побудови діаграми дійсного циклу на отриману діаграму необхідно нанести значення величин, що відповідають дійсному початку згорання та з використанням методу Брікса. Крім цього, за цим методом побудуємо розгорнуту діаграму зусиль, що діють на поршень.

Для побудови діаграми Брікса безпосередньо під індикаторною діаграмою з центру розташованого під її серединою відрізка, який відповідає ходу поршня, радіусом, що дорівнює радіусу кривошипа, у відповідному масштабі будуємо півколо.

З центу О півкола по горизонталі у напрямку НМТ відкладаємо відрізок , де - відношення радіуса кривошипу до довжини шатуна. З точки довільним радіусом, але більшим за R(1+ ), тонкою лінією проводимо допоміжне півколо, яке ділимо на 12 рівних частин.

З точки тонкими лініями проводимо промені через 12 точок, що ділять допоміжне коло на рівні частини, після чого витираємо його гумкою.

Точки перетину променів з головним півколом позначаємо від нуля до 48, починаючи з крайньої лівої. При цьому кожна точка матиме кілька номерів.

Отримане зображення називається діаграмою Брікса.

Для визначення на індикаторній діаграмі тиску, що відповідає заданому повороту кривошипа, відкладемо заданий кут від відповідного положення кривошипа на півколі діаграми Брікса відносно точки та спроектуємо отриману точку перетину відповідного променя і півкола на індикаторну діаграму.

Розташування точок та визначається кутами: випередження запалювання або впорскування А і початку відкриття випускного органу до НМТ B .

Кути випередження повинні бути в межах: запалювання Θ = 25… ;

впорскування Θ = 15… .

Більші значення відносяться до високообертових двигунів. Фази газорозподілу вибрані згідно з тепловим розрахунком.

Після подачі іскри або початку впорскування палива тиск у циліндрі починає різко підвищуватися і лінія стиску дійсного циклу, починаючи від точки , більш стрімко піднімається і надходить до точки , розташованої вище від розрахункової точки с на величину 1,2 . Із точки для дизеля проводимо вертикальну лінію до точки z, біля якої робимо невелике скруглення (рис. 3.2).

Для бензинових двигунів тиск кінця згорання дійсного циклу відрізняється від розрахункового: .

Точку, що відповідає цьому тиску, розміщуємо на лінії розширення .Далі цю точку з’єднуємо з точкою С’’ із невеликим скругленням (рис. 3.1).

Скруглення на лінії розширення починається з точки В’ для обох типів двигунів. Користуючись індикаторною діаграмою розрахункового циклу та отриманими точками, наносимо основною лінією індикаторну діаграму дійсного циклу, як показано на рис. 3.1, 3.2 і дод. 2*