РАСЧЕТ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Теоретическую индикаторную диаграмму строят по данным расчета рабочего цикла. Ординаты точек политропы сжатия и расширения вычисляют по следующим формулам:

для процесса сжатия: ,

для процесса расширения, учитывая, что :

где – отношение объемов, представляющее собой текущее значение степени сжатия.

Использование отношения в качестве переменной позволяет упростить вычисления, так как численные значения в основном целые числа (от 1,0 до e – для политропы сжатия, от r до e – для политропы расширения). Удобно также задавать одни и те же значения для вычисления ординат политропы сжатия и расширения. При этом две ординаты политроп сжатия и расширения соответствуют одной абсциссе, что значительно упрощает их построение.

Теоретическая индикаторная диаграмма рабочего цикла в этом случае представляется в системе координат р– безразмерной в направлении оси объемов. Абсолютные объемы, соответствующие значениям отношения , легко найти, умножив отношение на постоянный объем V_с камеры сжатия:

для четырехтактных ДВС ;

для двухтактных ДВС ,

где – геометрическая степень сжатия.

Вычисление ординат точек политроп сжатия и расширения удобно проводить в табличной форме и в определенном порядке (таблица 2.1).

Значения р_с, р_а, р _z и р _b являются контрольными и должны соответствовать полученным в расчете цикла.

Таблица 2.1 – Вычисление ординат точек политроп сжатия

и расширения

		p, МПа	р, мм	p, МПа	р, мм
1,0	1	р_с
1,25
r				р _z
1,50
1,75
2,0
2,5
3,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
e

Построение ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ИНДИКАТОРНОЙ

ДИАГРАММЫ

Порядок построения индикаторных диаграмм рабочего цикла двигателя (рисунки 3.1, 3.2) следующий:

1) устанавливают масштабы построения диаграммы m_p и .

При выборе масштабов построения диаграммы рекомендуется руководствоваться таким отношением:

где m_p – масштаб по оси ординат (давлений), обычно m_p=0,04…0,06 МПа/мм;

– масштаб по оси абсцисс (отношение объемов), обычно единица оси абсцисс составляет 15…20 мм;

2) проводят контрольные линии постоянных давлений окружающей среды р₀ и наддува р _s;

3) на вертикальных прямых линиях, проведенных через нанесенные на оси абсцисс значения , откладываются соответствующие значения ординат давлений, вычисленных в таблице 2.1 для политроп сжатия и расширения. Полученные точки соединятся плавными кривыми са и zb. Далее проводятся линии cy и yz процесса сгорания;

4) проводят линии процессов газообмена (выпуска br и наполнения ra) для четырехтактных ДВС.

Для современного четырехтактного ДВС с наддувом давление наддува p_k превышает давление выхлопных газов в выпускном коллекторе (давление перед турбиной) p_т.

Теоретическая индикаторная диаграмма четырехтактного ДВС с наддувом изображена на рисунке 3.1.

Выхлопной клапан (или клапаны) открываются не доходя НМТ и начинается свободный выпуск газов, который заканчивается после НМТ, когда давление в цилиндре упадет до значения давления немного большего p_s и далее идет принудительный выпуск газов при движении поршня к ВМТ.

Рисунок 2.1 – Теоретическая индикаторная диаграмма

четырехтактных двигателей с наддувом

Линия выпуска располагается на индикаторной диаграмме несколько выше линии атмосферного давления p ₀, так как имеет место аэродинамическое сопротивление вытеканию газов в выпускном тракте Δp_r из-за наличия сопротивлений выхлопных клапанов, коллектора, турбины, глушителя, утилизационного котла и газоходов.

На рисунке 3.2 укрупненно изображена индикаторная диаграмма процессов впуска и выпуска ДВС с наддувом.

Рисунок 3.2 – Диаграмма процессов впуска и выпуска четырехтактного двигателя с газотурбинным наддувом

Впускной клапан открывается заранее, не доходя ВМТ в точке d для того, чтобы проходное сечение клапана к моменту прихода поршня в ВМТ было достаточным (угол опережения согласно [5] достигает 70…80 °С). Давление остаточных газов в цилиндре возрастает и достигает в конце процесса выпуска значения p_r. Выпускной клапан закрывается в точке b ′ за 50…60° за ВМТ.

Впускной тракт СДВС имеет определенное аэродинамическое сопротивление Δp_k, обусловленное наличием сопротивлений воздухоохладителя, впускного коллектора и впускного клапана, поэтому линия наполнения ra цилиндра проходит ниже линии наддува (p_k=const).

Для двухтактных ДВС (рисунок 3.3) замыкающие диаграмму линии процессов выпуска и наполнения (так называемая хвостовая часть диаграмм) наносят с учетом особенностей протекания процессов выпуска и продувки в различных схемах газообмена: после открытия окон (клапанов) давление в цилиндре резко падает в связи с быстрым нарастанием сечения выпускных органов (участок bd).

В момент открытия продувочных окон (точка d) давление газов в цилиндре p_d должно быть меньше, чем давление наддувочного воздуха p_s, но при прямоточно-клапанной продувке давление p_d может быть больше давления p_s, при этом заброса газов в надувочный коллектор не будет за счет открытого выхлопного клапана, который создает значительный эжектирующий эффект. Затем давление в цилиндре быстро снижается и будет меньше давления перед продувочными окнами p_s на величину аэродинамического сопротивления этих окон.

Рисунок 3.3 – Теоретическая индикаторная диаграмма двухтактных

двигателей с наддувом

В целях приближения теоретической индикаторной диаграммы рабочего цикла к действительной, построенную диаграмму корректируют на участках процесса сгорания cyz , наполнения ra и свободного выпуска ba (для четырехтактных ДВС, рисунок 3.1) или bd (для двухтактных ДВС, рисунок 3.3).

На участке cyz в результате протекания процесса сгорания с конечной скоростью давление на начальном участке cy повышается не по изохоре, а по сложной наклонной кривой, имеющей началом точку с; с изменением объема на участке yz эта кривая приближается к точке z. Линия процесса сгорания плавно сопрягается в районе точки с с политропой сжатия и в районе точки z – с политропой расширения.

Задача построения индикаторной диаграммы как для четырехтактного, так и для двухтактного двигателей достаточно просто и с большой точностью решается посредством использования приложения Microsoft Excel.

Библиографический список

1. Ваншейдт В.А. Судовые двигатели внутреннего сгорания/В.А. Ваншейдт. –Л.: Судостроение, 1977. –392 с.

2. Фомин Ю.Я. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Учебник/ Ю.Я. Фомин, А.И. Горбань, В.В. Добровольский, А.И. Лукин и др. –Л.: Судостроение, 1989. –344 с.

3. Самсонов В.И. Двигатели внутреннего сгорании морских судов/ В.И. Самсонов, М.И. Худов. –М.: Транспорт, 1990. –308 с.

4. Миклос А.Г. Судовые двигатели внутреннего сгорания/А.Г. Миклос, Н.Г. Чернявская. –Л.: Судостроение, 1975. –440 с.

5. Возницкий И.В. Судовые двигатели внутреннего сгорания / И.В. Возницкий, А.С. Пунда. – Том 1, 2-е издание, перераб. и дополненное. – М.: МОРКНИГА, 2010. – 260с.

Литературный редактор

………………

Технический редактор

………………

______________________________________________________

Подписано к печати __.__.__. Изд. № _/__. Зак. ……/2015. Тираж 50

Объем _,__ п.л. Усл. печ. л. _,__ Уч.-изд. л. _,__

Формат бумаги 60 х 84 1/16

______________________________________________________

РИИЦМ ФГБАУВО «Севастопольский государственный университет»

Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 637; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!