ساخت نمودارهای شاخص

نمودارهای نشانگر به صورت مختصات ساخته می شوند p-V.

ساخت یک نمودار نشانگر یک موتور احتراق داخلی بر اساس یک محاسبه حرارتی است.

در ابتدای ساخت، بر روی محور آبسیسا، یک قطعه AB مطابق با حجم کار سیلندر و به بزرگی برابر ضربان پیستون در مقیاسی ترسیم می شود که بسته به حرکت پیستون موتور طراحی شده، را می توان به صورت 1:1، 1.5:1 یا 2:1 در نظر گرفت.

بخش OA، مربوط به حجم محفظه احتراق،

از نسبت تعیین می شود:

بخش z "z برای موتورهای دیزلی (شکل 3.4) با معادله تعیین می شود

Z,Z=OA(p-1)=8(1.66-1)=5.28mm، (3.11)

فشار = 0.02; 0.025; 0.04; 0.05; 0.07; 0.10 مگاپاسکال در میلی متر به طوری که

ارتفاع نمودار را برابر با 1.2 ... 1.7 پایه آن بدست آورید.

سپس، با توجه به داده های محاسبات حرارتی در نمودار، آنها را گذاشته اند

مقیاس انتخابی مقادیر فشار در نقاط مشخصه a, c, z, z,

ب، ر. نقطه z برای موتور بنزینی مطابقت دارد pzT.

نمودار نشانگر موتور دیزل چهار زمانه

با توجه به رایج ترین روش گرافیکی بروور، پلی تروپ های فشرده سازی و انبساط به شرح زیر ساخته می شوند.

یک پرتو از مبدا رسم کنید خوبدر یک زاویه دلخواه نسبت به محور آبسیسا (توصیه می شود = 15 ... 20 درجه بگیرید). علاوه بر این، از مبدأ، پرتوهای OD و OE در زوایای خاصی و به سمت محور y کشیده می‌شوند. این زوایا از روی روابط مشخص می شوند

0.46 = 25 درجه، (3.13)

پلی تروپ فشرده سازی با استفاده از پرتوهای OK و OD ساخته شده است. از نقطه C، یک خط افقی ترسیم می شود تا زمانی که با محور y قطع شود. از نقطه تقاطع - یک خط با زاویه 45 درجه به سمت عمودی تا زمانی که با پرتو OD قطع شود و از این نقطه - یک خط افقی دوم موازی با محور آبسیسا.

سپس یک خط عمودی از نقطه C کشیده می شود تا زمانی که با پرتو OK قطع شود. از این نقطه تقاطع با زاویه 45 درجه نسبت به عمود، یک خط می کشیم تا با محور آبسیسا قطع شود و از این نقطه یک خط عمودی دوم موازی با محور y تا زمانی که با محور دوم قطع شود. خط افقی. نقطه تلاقی این خطوط، نقطه میانی 1 پلی تروپ فشاری خواهد بود. نقطه 2 به طور مشابه یافت می شود و نقطه 1 را به عنوان شروع ساخت و ساز در نظر می گیرد.

پلی تروپ انبساط با استفاده از پرتوهای OK و OE ساخته می شود که از نقطه Z شروع می شود، شبیه به ساخت پلی تروپ فشرده سازی.

معیار ساخت صحیح پلی تروپ پسوند رسیدن آن به نقطه b رسم شده قبلی است.

باید در نظر داشت که ساخت منحنی پلی تروپیک انبساط باید از نقطه z شروع شود نه z ..

پس از ساخت پلی تروپ های انقباضی و انبساط، تولید می کنند

گرد کردن نمودار نشانگر با در نظر گرفتن پیش باز شدن دریچه اگزوز، زمان احتراق و سرعت افزایش فشار و همچنین اعمال خطوط ورودی و خروجی. برای این منظور در زیر محور آبسیسا، نیم دایره ای با شعاع R=S/2 بر روی طول کورس پیستون S به اندازه قطر کشیده می شود. از مرکز هندسی Оґ در جهت n.m.t. یک بخش به تعویق افتاد

جایی که L- طول شاتون، از جدول انتخاب شده است. 7 یا نمونه اولیه.

اشعه در باره 1.با 1 در یک زاویه انجام می شود س o = 30 درجه مربوط به زاویه

زمان اشتعال ( Qo= 20…30 درجه تا وزن متوسط)، و نقطه با 1 تخریب شده برای

پلی تروپ انقباضی، به دست آوردن نقطه c1.

برای ایجاد خطوط برای تمیز کردن و پر کردن سیلندر، یک تیر گذاشته می شود در باره 1?که در 1 در یک زاویه g=66 درجه این زاویه مربوط به زاویه پیش باز شدن سوپاپ اگزوز یا درگاه های اگزوز است. سپس یک خط عمودی ترسیم می شود تا زمانی که با پلی تروپ انبساط (نقطه ب 1?).

از یک نقطه ب 1. خطی بکشید که قانون تغییر را تعریف می کند

فشار در بخش نمودار نشانگر (خط ب 1.س). خط مانند,

مشخص کردن ادامه تمیز کردن و پر کردن سیلندر، می تواند

مستقیم نگه داشته شود لازم به ذکر است که نکات س ب 1. شما همچنین می توانید

با مقدار کسری از دست رفته ضربه پیستون پیدا کنید y.

مانند=y.اس. (3.16)

نمودار نشانگر موتورهای دو زمانه و همچنین موتورهای سوپرشارژر همیشه بالای خط فشار اتمسفر قرار دارد.

در نمودار نشانگر موتور سوپرشارژ، خط ورودی ممکن است بالاتر از خط اگزوز باشد.

نمودار نشانگر موتور احتراق داخلی (شکل 1) با استفاده از داده های محاسباتی فرآیندهای چرخه کار موتور ساخته شده است. هنگام ساختن نمودار، لازم است مقیاسی را به گونه ای انتخاب کنید که ارتفاعی برابر با 1.2 ... 1.7 پایه آن به دست آید.

شکل 1 نمودار نشانگر موتور دیزل

برنج. 1 نمودار نشانگر موتور دیزل

در ابتدای ساخت و ساز، بر روی محور آبسیسا (پایه نمودار)، بخش S a \u003d S c + S بر روی مقیاس رسم می شود.

که در آن S حرکت پیستون است (از TDC به BDC).

بخش Sc مربوط به حجم محفظه فشرده سازی (V c) با عبارت Sc = S / - 1 تعیین می شود.

قطعه S مربوط به حجم کار V h سیلندر است و از نظر بزرگی با ضربان پیستون برابر است. نقاط مربوط به موقعیت پیستون در TDC، نقاط A، B، BDC را علامت بزنید.

فشار در مقیاس 0.1 مگاپاسکال بر میلی متر در امتداد محور ارتین (ارتفاع نمودار) رسم می شود.

نقاط فشار pg، pc، p z روی خط TDC رسم می شوند.

نقاط فشار p a, p c بر روی خط NDC رسم می شوند.

برای موتور دیزل نیز لازم است مختصات نقطه مربوط به پایان فرآیند احتراق محاسبه شده ترسیم شود. ترتیب این نقطه برابر با p z خواهد بود و ابسیسا با عبارت مشخص می شود

S z = S با   , mm. (2.28)

ساخت خط فشرده سازی و انبساط گازها را می توان به ترتیب زیر انجام داد. به طور خودسرانه، بین TDC و BDC، حداقل 3 حجم یا بخش از حرکت پیستون V x1، V x2، V x3 (یا S x1، S x2، S x3) انتخاب می‌شود.

و فشار گاز محاسبه می شود

روی خط فشرده سازی

در خط گسترش

تمام نقاط ساخته شده به آرامی به یکدیگر متصل می شوند.

سپس انتقال ها گرد می شوند (با هر تغییر فشار در محل اتصال چرخه های محاسبه شده) که در محاسبات با ضریب کامل بودن نمودار در نظر گرفته می شود.

برای موتورهای کاربراتوری، گرد کردن در انتهای احتراق (نقطه Z) در امتداد حد p z \u003d 0.85 P z max انجام می شود.

2.7 تعیین فشار متوسط ​​نشانگر از نمودار نشانگر

میانگین فشار نشانگر نظری p "i ارتفاع یک مستطیل برابر با مساحت نمودار نشانگر در مقیاس فشار است.

MPa (2.31)

که در آن F i مساحت نمودار شاخص نظری است، میلی متر 2، محدود شده توسط خطوط TDC، BDC، فشرده سازی و انبساط، می تواند با استفاده از یک پلان متر، با روش ادغام، یا به روش دیگری تعیین شود. اس - طول نمودار نشانگر (ضربه پیستون)، میلی متر (فاصله بین خطوط TDC، BDC)؛

 p - مقیاس فشار انتخاب شده هنگام ساختن نمودار نشانگر، MPa / mm.

فشار نشانگر واقعی

р i = р i ΄ ∙ φ p، MPa، (2.32)

جایی که  p - ضریب ناقص بودن مساحت نمودار نشانگر؛ انحراف فرآیند واقعی را از روند تئوری در نظر می گیرد (گرد کردن با تغییر شدید فشار، برای موتورهای کاربراتوری  p = 0.94 .. 0.97؛ برای موتورهای دیزل  p = 0.92 .. 0.95).

р = р r - ра - فشار متوسط ​​تلفات پمپاژ در هنگام مکش و اگزوز برای موتورهای تنفس طبیعی.

پس از تعیین p i طبق نمودار نشانگر، با محاسبه قبلی (فرمول 1.4) مقایسه می شود و اختلاف به صورت درصد تعیین می شود.

میانگین فشار موثر p e برابر است

p e \u003d p i - p mp،

که در آن p mp با فرمول 1.6 تعیین می شود.

سپس توان را با توجه به وابستگی محاسبه کنید
و با مورد داده شده مقایسه کنید. اختلاف نباید بیش از 10 ... 15٪ باشد، اگر فرآیندهای بیشتری باید دوباره محاسبه شوند.

توصیه می شود عملکرد یک موتور پیستونی واقعی را با استفاده از نموداری که تغییر فشار در سیلندر را بسته به موقعیت پیستون برای کل نشان می دهد مطالعه کنید.

چرخه چنین نموداری که با استفاده از یک دستگاه نشانگر خاص گرفته شده است، نمودار نشانگر نامیده می شود. مساحت شکل بسته نمودار نشانگر در مقیاس معینی کار شاخص گاز را در یک چرخه نشان می دهد.

روی انجیر شکل 7.6.1 نمودار نشانگر موتوری را نشان می دهد که با سوخت سریع سوز در حجم ثابت کار می کند. به عنوان سوخت این موتورها از بنزین سوخت سبک، گاز روشنایی یا ژنراتور، الکل ها و ... استفاده می شود.

هنگامی که پیستون از حالت مرده چپ به سمت راست منتهی می شود، یک مخلوط قابل احتراق از طریق دریچه مکش مکیده می شود که از بخارات و ذرات کوچک سوخت و هوا تشکیل شده است. این فرآیند در نمودار منحنی 0-1 نشان داده شده است که به آن خط مکش می گویند. بدیهی است که خط 0-1 یک فرآیند ترمودینامیکی نیست، زیرا پارامترهای اصلی در آن تغییر نمی کنند، بلکه فقط جرم و حجم مخلوط در سیلندر تغییر می کند. هنگامی که پیستون به عقب حرکت می کند، دریچه مکش بسته می شود و مخلوط قابل احتراق فشرده می شود. فرآیند فشرده سازی در نمودار با منحنی 1-2 نشان داده شده است که به آن خط فشرده سازی می گویند. در نقطه 2، زمانی که پیستون هنوز به حالت مرده سمت چپ نرسیده است، مخلوط قابل احتراق توسط یک جرقه الکتریکی مشتعل می شود. احتراق مخلوط قابل احتراق تقریباً بلافاصله اتفاق می افتد، یعنی تقریباً در یک حجم ثابت. این فرآیند در نمودار با منحنی 2-3 نشان داده شده است. در اثر احتراق سوخت، دمای گاز به شدت افزایش می یابد و فشار افزایش می یابد (نقطه 3). سپس محصولات احتراق گسترش می یابند. پیستون به موقعیت مرده سمت راست حرکت می کند و گازها کار مفیدی انجام می دهند. در نمودار نشانگر، فرآیند انبساط با یک منحنی 3-4 نشان داده می شود که خط گسترش نامیده می شود. در نقطه 4، سوپاپ اگزوز باز می شود و فشار در سیلندر تقریبا به فشار خارج می رسد. با حرکت بیشتر پیستون از راست به چپ، محصولات احتراق از سیلندر از طریق دریچه اگزوز با فشار کمی بالاتر از فشار اتمسفر خارج می شوند. این فرآیند در نمودار منحنی 4-0 نشان داده شده است و خط اگزوز نامیده می شود.

فرآیند کار در نظر گرفته شده در چهار حرکت پیستون (سیکل) یا در دو دور چرخش شفت کامل می شود. به چنین موتورهایی چهار زمانه می گویند.

از شرح عملکرد یک موتور احتراق داخلی واقعی با احتراق سریع سوخت در حجم ثابت، می توان فهمید که بسته نیست. تمام نشانه های فرآیندهای برگشت ناپذیر را دارد: اصطکاک، واکنش های شیمیایی در سیال کار، سرعت نهایی پیستون، انتقال حرارت در اختلاف دمای محدود و غیره.

سیکل ترمودینامیکی ایده‌آل یک موتور با منبع گرمای ایزوکوریک (v=const)، متشکل از دو ایزوکور و دو آدیابات را در نظر بگیرید.

روی انجیر 70.2 و 70.3 یک چرخه در نمودارهای - و - را نشان می دهد که به شرح زیر انجام می شود.

یک گاز ایده آل با پارامترهای اولیه و در امتداد آدیاباتیک 1-2 تا نقطه 2 فشرده می شود. مقدار گرما به سیال عامل در امتداد ایزوکور 2-3 گزارش می شود. از نقطه 3، بدنه کار در امتداد آدیاباتیک 3-4 گسترش می یابد. در نهایت، در امتداد ایزوکور 4-1، سیال کار به حالت اولیه خود باز می گردد، در حالی که مقدار گرما به هیت سینک خارج می شود. مشخصات سیکل عبارتند از نسبت تراکم و نسبت فشار.

با فرض ثابت بودن ظرفیت گرمایی و مقدار، بازده حرارتی این چرخه را تعیین می کنیم:

مقدار گرمای ارائه شده و مقدار حرارت حذف شده.

سپس بازده حرارتی چرخه

برنج. 7.6.2 شکل. 7.6.3

راندمان حرارتی یک سیکل با گرمای ورودی در حجم ثابت

. (7.6.1) (17:1)

از معادله (70.1) نتیجه می شود که بازده حرارتی چنین سیکلی به درجه تراکم و شاخص آدیاباتیک یا به ماهیت سیال عامل بستگی دارد. راندمان با افزایش و . از درجه افزایش فشار، بازده حرارتی بستگی ندارد.

با در نظر گرفتن - نمودارها (شکل 70.3)، کارایی از نسبت مساحت ها تعیین می شود:

\u003d (pl. 6235-pl. 6145) / مربع. 6235 = pl. 1234/pl. 6235.

به وضوح می توان وابستگی کارایی را به افزایش در نمودار نشان داد (شکل 7.70.3).

اگر نواحی مقدار گرمای عرضه شده در دو سیکل برابر باشد (67810 = pl. 6235)، اما در درجات مختلف تراکم، بازده برای سیکل با درجه تراکم بالاتر بیشتر خواهد بود، زیرا مقدار کمتری دارد. گرما به هیت سینک برداشته می شود، یعنی pl. 61910<пл. 6145.

با این حال، افزایش نسبت تراکم به دلیل امکان خودسوزی زودهنگام مخلوط قابل احتراق، که عملکرد طبیعی موتور را مختل می کند، محدود می شود. علاوه بر این، در نسبت تراکم بالا، سرعت احتراق مخلوط به طور چشمگیری افزایش می یابد که می تواند باعث انفجار (احتراق انفجاری) شود که به طور چشمگیری بازده موتور را کاهش می دهد و می تواند منجر به شکستن قطعات آن شود. بنابراین، نسبت تراکم بهینه معینی باید برای هر سوخت اعمال شود. بسته به نوع سوخت، نسبت تراکم در موتورهای مورد مطالعه از 4 تا 9 متغیر است.

بنابراین، مطالعات نشان می دهد که نسبت تراکم بالا را نمی توان در موتورهای احتراق داخلی با ورودی گرمای حجم ثابت استفاده کرد. از این نظر موتورهای در نظر گرفته شده دارای راندمان نسبتا پایینی هستند.

کار خاص مفید نظری سیال عامل به موقعیت نسبی فرآیندهای انبساط و انقباض سیال عامل بستگی دارد. افزایش میانگین اختلاف فشار بین خطوط انبساط و تراکم باعث می شود که اندازه سیلندر موتور کاهش یابد. اگر فشار متوسط ​​را نشان دهیم، کار خاص نظری مفید سیال کار خواهد بود

فشار را فشار نشانگر متوسط ​​(یا فشار چرخه متوسط) می گویند، یعنی یک فشار ثابت مشروط است که تحت تأثیر آن پیستون کار را در طول یک ضربه برابر با کار کل چرخه نظری انجام می دهد.

چرخه با تامین مقدار گرما در فرآیند

مطالعه چرخه هایی با تامین گرما در حجم ثابت نشان داد که برای افزایش راندمان موتوری که مطابق این چرخه کار می کند، باید از نسبت تراکم بالا استفاده کرد. اما این افزایش توسط دمای خود اشتعال مخلوط قابل احتراق محدود می شود. با این حال، اگر فشرده سازی جداگانه هوا و سوخت ایجاد شود، این محدودیت از بین می رود. هوا در تراکم بالا دارای دمای بالایی است که سوختی که به سیلندر عرضه می شود خود به خود بدون هیچ وسیله احتراق خاصی مشتعل می شود. و در نهایت، فشرده سازی مجزای هوا و سوخت امکان استفاده از هر سوخت مایع سنگین و ارزان را فراهم می کند - نفت، نفت کوره، رزین، روغن زغال سنگ و غیره.

موتورهایی که با احتراق تدریجی سوخت در فشار ثابت کار می کنند، چنین مزایای بالایی دارند. در آنها هوا در سیلندر موتور فشرده می شود و سوخت مایع با هوای فشرده از کمپرسور پاشیده می شود. فشرده سازی جداگانه امکان استفاده از نسبت تراکم بالا (تا ) را فراهم می کند و خودسوزی زودهنگام سوخت را حذف می کند. فرآیند سوزاندن سوخت در فشار ثابت با تنظیم مناسب انژکتور سوخت تضمین می شود. ایجاد چنین موتوری با نام مهندس آلمانی دیزل مرتبط است که برای اولین بار طراحی چنین موتوری را توسعه داد.

یک چرخه موتور ایده آل را با احتراق تدریجی سوخت در فشار ثابت در نظر بگیرید، به عنوان مثال، چرخه ای با تامین گرما در فشار ثابت. روی انجیر 70.4 و 70.5 این چرخه در نمودارها نشان داده شده است. به شرح زیر انجام می شود. سیال عامل گازی با پارامترهای اولیه، در امتداد آدیاباتیک 1-2 فشرده می شود. سپس مقدار معینی گرما در طول ایزوبار 2-3 به بدن منتقل می شود. از نقطه 3، بدنه کار در امتداد آدیاباتیک 3-4 گسترش می یابد. و در نهایت، در امتداد ایزوکور 4-1، سیال کار به حالت اولیه خود باز می گردد، در حالی که گرما به هیت سینک خارج می شود.

ویژگی های سیکل عبارتند از نسبت تراکم و نسبت پیش انبساط.

اجازه دهید با فرض ثابت بودن ظرفیت حرارتی و نسبت آنها، بازده حرارتی چرخه را تعیین کنیم:

مقدار گرمای عرضه شده

مقدار حرارت حذف شده

راندمان چرخه حرارتی

برنج. 7.6.4 شکل. 7.6.5

فشار نشانگر متوسط ​​در چرخه با تامین گرما از فرمول تعیین می شود

فشار نشانگر متوسط ​​با افزایش و افزایش می یابد.

چرخه ای با تامین گرما در فرآیند در و یا چرخه ای با منبع حرارتی مخلوط.

موتورهای با احتراق تدریجی سوخت دارای معایبی هستند. یکی از آنها وجود کمپرسوری است که برای تامین سوخت استفاده می شود که عملکرد آن 6 تا 10 درصد از کل توان موتور را مصرف می کند که طراحی را پیچیده و بازده موتور را کاهش می دهد. علاوه بر این، داشتن دستگاه های پمپ پیچیده، نازل و ... ضروری است.

تمایل به ساده سازی و بهبود عملکرد چنین موتورهایی منجر به ایجاد موتورهای بدون کمپرسور شده است که در آنها سوخت به صورت مکانیکی در فشارهای 50 تا 70 مگاپاسکال اتمیزه می شود. پروژه یک موتور فشرده سازی بالا بدون کمپرسور با منبع حرارتی مخلوط توسط مهندس روسی G.V. Trinkler توسعه داده شد. این موتور عاری از کاستی های هر دو نوع موتور جدا شده است. سوخت مایع توسط پمپ سوخت از طریق انژکتور سوخت به سرسیلندر به صورت قطرات ریز تامین می شود. با ورود به هوای گرم شده، سوخت به طور خود به خود در تمام مدت زمانی که نازل باز است مشتعل می شود و می سوزد: ابتدا با حجم ثابت و سپس با فشار ثابت.

چرخه ایده آل یک موتور با ورودی حرارت مخلوط در نمودارهای - و - در شکل نشان داده شده است. 70.6 و 70.7.

.

اجازه دهید بازده حرارتی چرخه را تعیین کنیم، مشروط بر اینکه ظرفیت های گرمایی و توان آدیاباتیک ثابت باشند:

اولین کسر از مقدار گرمای عرضه شده

سهم دوم از مقدار گرمای عرضه شده

مقدار حرارت حذف شده

نمودار نشانگر - وابستگی فشار سیال کار به حجم سیلندر (شکل 2) - آموزنده ترین منبعی است که به شما امکان می دهد فرآیندهای رخ داده در سیلندر یک موتور احتراق داخلی را تجزیه و تحلیل کنید. چرخه های موتور، که در چهار حرکت پیستون از TDC تا BDC انجام می شود، در نمودار نشانگر در مختصات نشان داده شده است. p-Vبخش های منحنی زیر:

r 0 – آ 0 - سکته مغزی مصرفی؛

آ 0 – ج-ضربه فشرده سازی؛

ج – z-b 0 – چرخه سکته کار (بسط)؛

ب 0 – r 0 – رها کردن سکته مغزی

نقاط مشخصه زیر در نمودار مشخص شده است:

ب, r-زمان باز و بسته شدن دریچه اگزوز به ترتیب؛

تو, آ -زمان باز و بسته شدن شیر ورودی به ترتیب؛

برنج. 2. نمودار نشانگر معمولی یک چهار زمانه

موتور احتراق داخلی

ناحیه نموداری که کار در هر چرخه را تعیین می کند شامل ناحیه مربوط به کار نشانگر مثبت به دست آمده در هنگام فشار و ضربه و ناحیه مربوط به کار منفی صرف شده برای تمیز کردن و پر کردن سیلندر در ورودی و ضربه های اگزوز کار سیکل منفی معمولاً به عنوان تلفات مکانیکی در موتور شناخته می شود.

بنابراین، کل انرژی وارد شده به محور موتور پیستون در یک چرخه Lرا می توان با جمع جبری کار چرخه ها تعیین کرد L = L ch + L szh + L px + Lموضوع توان انتقال یافته به شفت با حاصل ضرب این مجموع با تعداد سیکل های حرکت در واحد زمان تعیین می شود. n/2) و روی تعداد سیلندرهای موتور من:

توان موتوری که به این ترتیب تعیین می شود را میانگین توان نشان داده شده می گویند.

نمودار نشانگر به شما امکان می دهد چرخه یک موتور چهار زمانه را به فرآیندهای زیر تقسیم کنید:

تو –r 0 – ر – الف 0 -آ-ورودی؛

a – θ – c” –فشرده سازی؛

θ – c" – c – z – f –تشکیل مخلوط و احتراق؛

z-f-b-افزونه؛

ب –ب 0 – u – r 0 – r –رهایی.

نمودار نشانگر معمولی نشان داده شده برای یک موتور دیزل نیز معتبر است. در این مورد، نکته θ با لحظه تامین سوخت به سیلندر مطابقت دارد.

نمودار نشان می دهد:

Vج – حجم محفظه احتراق (حجم سیلندر بالای پیستون در TDC)؛

Va-حجم ناخالص سیلندر (حجم سیلندر بالای پیستون در ابتدای سکته فشرده سازی)؛

V n – حجم کاری سیلندر، V n = V a – Vج

نسبت تراکم.

نمودار نشانگر چرخه عملکرد موتور و منطقه محدود آن را توصیف می کند – کار نشانگر چرخه واقعاً، [ پ ∙ ∆V] \u003d (N / m 2) ∙ m 3 \u003d N ∙ m \u003d J.

اگر فرض کنیم که فشار ثابت مشروط معینی بر روی پیستون اعمال می شود پ i ، در طول یک ضربه پیستون کار می کند که برابر با کار گازها در هر سیکل است L، آن

L = پمن ∙ V h()

جایی که V h حجم کار سیلندر است.

این فشار مشروط پمن فشار نشانگر متوسط ​​نامیده می شود.

فشار متوسط ​​نشانگر از نظر عددی برابر است با ارتفاع یک مستطیل با پایه برابر با حجم کار سیلندر. V h با مساحتی برابر با مساحت مربوط به کار L.

از آنجایی که کار نشانگر مفید با فشار نشانگر متوسط ​​متناسب است پ i، کمال فرآیند کار در موتور را می توان با مقدار این فشار ارزیابی کرد. فشار بیشتر پمن، کار بیشتر L، و از این رو حجم کاری سیلندر بهتر استفاده می شود.

دانستن فشار نشانگر متوسط پمن، حجم کاری سیلندر V h ، تعداد سیلندرها منو سرعت میل لنگ n(دور در دقیقه)، می توانید میانگین قدرت نشان داده شده یک موتور چهار زمانه را تعیین کنید نمن

کار کنید من ∙ V h جابجایی موتور است.

انتقال قدرت نشانگر به محور موتور با تلفات مکانیکی ناشی از اصطکاک پیستون ها و رینگ های پیستون در برابر دیواره های سیلندر، اصطکاک در یاتاقان های مکانیسم میل لنگ همراه است. علاوه بر این، بخشی از توان نشانگر صرف غلبه بر تلفات آیرودینامیکی می شود که در حین چرخش و نوسان قطعات رخ می دهد، برای فعال کردن مکانیسم توزیع گاز، پمپ های سوخت، روغن و آب و سایر مکانیسم های موتور کمکی. بخشی از توان نشانگر صرف حذف محصولات احتراق و پر کردن سیلندر با شارژ تازه می شود. توان مربوط به تمام این تلفات را توان تلفات مکانیکی می نامند. نمتر

برخلاف توان مشخص شده، توان مفیدی که می توان روی شفت موتور به دست آورد، توان موثر نامیده می شود. نه) توان موثر کمتر از توان نشانگر با مقدار تلفات مکانیکی است، یعنی.

ن e = نمن- ن m. ()

قدرت نمتر مربوط به تلفات مکانیکی و قدرت موثر موتور است ن e به صورت تجربی در طول تست های رومیزی با استفاده از دستگاه های بارگذاری ویژه تعیین می شود.

یکی از شاخص های اصلی کیفیت یک موتور پیستونی، که استفاده از توان نشانگر توسط آن برای انجام کار مفید را مشخص می کند، راندمان مکانیکی است که به عنوان نسبت توان موثر به توان نشانگر تعریف می شود:

η متر = ن e / نمن . ()

کل انرژی وارد شده به شفت موتور پیستونی را می توان با جمع جبری چرخه های کاری و ضرب مجموع آن در تعداد سیکل های کاری در واحد زمان تعیین کرد. n/2) و تعداد سیلندرهای موتور. توان تعیین شده در این روش را می توان با ادغام وابستگی فشار به عنوان تابعی از حجم نشان داده شده در نمودار نشانگر به دست آورد (شکل 4.2، b). و میانگین توان نشانگر نامیده می شود ن. این توان اغلب با مفهوم فشار موثر نشانگر همراه است آر i به صورت زیر محاسبه می شود:

قدرت موثر ن e حاصل ضرب توان نشانگر است نراندمان مکانیکی موتور راندمان مکانیکی موتور با افزایش دور موتور به دلیل تلفات اصطکاک و واحدهای محرک کاهش می یابد.

برای ساخت مشخصات یک موتور پیستونی هواپیما، آن را بر روی یک ماشین متعادل کننده با استفاده از پروانه گام متغیر آزمایش می کنند. ماشین تعادل اندازه گیری گشتاور، تعداد دور میل لنگ و مصرف سوخت را فراهم می کند. با توجه به گشتاور اندازه گیری شده م kr و تعداد دور nقدرت موثر موتور اندازه گیری شده تعیین می شود

اگر موتور مجهز به جعبه دنده ای باشد که سرعت پروانه را کاهش می دهد، فرمول قدرت موثر اندازه گیری شده به صورت زیر است:

جایی که من p نسبت دنده گیربکس است.

با در نظر گرفتن وابستگی قدرت موثر موتور به شرایط جوی، توان اندازه گیری شده برای مقایسه نتایج آزمایش طبق فرمول به شرایط اتمسفر استاندارد کاهش می یابد.

جایی که ن e قدرت موثر موتور کاهش یافته به شرایط جوی استاندارد است.

تی meas - دمای هوای بیرون در طول آزمایش، ºС؛

ب- فشار هوای بیرون، میلی متر جیوه،

∆آر- رطوبت مطلق هوا، میلی متر جیوه.

مصرف سوخت خاص موثر g e با فرمول تعیین می شود:

جایی که جی T و - مصرف سوخت و قدرت موثر موتور، اندازه گیری شده در طول آزمایش.

تفاوت اصلی بین یک موتور 2 زمانه و یک موتور 4 زمانه در روش تبادل گاز است - تمیز کردن سیلندر از محصولات احتراق و شارژ آن با هوای تازه یا مخلوط گرم.

دستگاه های توزیع گاز موتورهای 2 زمانه - شکاف هایی در آستر سیلندر که توسط پیستون مسدود شده است و سوپاپ ها یا قرقره ها.

چرخه کار:

پس از احتراق سوخت، فرآیند انبساط گازها (سکته کاری) آغاز می شود. پیستون به نقطه مرگ پایین (BDC) حرکت می کند. در پایان فرآیند انبساط، پیستون 1 شیارهای ورودی (پنجره ها) 3 (نقطه b) را باز می کند یا دریچه های اگزوز باز می شوند و حفره سیلندر را از طریق لوله اگزوز با اتمسفر ارتباط برقرار می کنند. در این حالت بخشی از محصولات احتراق از سیلندر خارج شده و فشار موجود در آن تا فشار هوای تصفیه Pd کاهش می یابد. در نقطه d، پیستون پنجره های تصفیه 2 را باز می کند که از طریق آن مخلوطی از سوخت و هوا با فشار 1.23-1.42 بار به سیلندر می رسد. سقوط بیشتر کند می شود، زیرا. هوا وارد سیلندر می شود. از نقطه d تا BDC، پنجره های خروجی و پاکسازی به طور همزمان باز هستند. دوره ای که در آن درگاه های تخلیه و اگزوز به طور همزمان باز می شوند، پاکسازی نامیده می شود. در این مدت، سیلندر با مخلوطی از هوا پر می شود و محصولات احتراق از آن جابجا می شوند.

ضربه دوم مربوط به حرکت پیستون از پایین به بالا نقطه مرده است. در ابتدای سکته، فرآیند پاکسازی ادامه می یابد. نقطه f - انتهای پاکسازی - بسته شدن پنجره های ورودی. در نقطه a، پنجره های خروجی بسته می شود و فرآیند فشرده سازی آغاز می شود. فشار سیلندر در پایان شارژ کمی بیشتر از فشار اتمسفر است. بستگی به فشار هوای پاکسازی دارد. از لحظه ای که پاکسازی کامل می شود و پنجره های اگزوز کاملاً بسته می شوند، فرآیند فشرده سازی آغاز می شود. هنگامی که پیستون در امتداد زاویه چرخش میل لنگ به TDC (نقطه c /) به 10-30 درجه نمی رسد، سوخت از طریق نازل به سیلندر می رسد یا مخلوط مشتعل می شود و چرخه تکرار می شود.

با همان ابعاد سیلندر و سرعت چرخش، قدرت 2 زمانه بسیار بیشتر است، 1.5-1.7 برابر.

فشار متوسط ​​نمودار ICE نظری.

میانگین فشار نشانگر موتور احتراق داخلی.

این یک فشار مشروط ثابت است که با تأثیر بر روی پیستون، برابر با کار داخلی گاز در کل چرخه کار عمل می کند.

از نظر گرافیکی، p i در یک مقیاس مشخص برابر با ارتفاع مستطیل mm / hh / است، از نظر مساحت با مساحت نمودار و دارای طول یکسان است.

f- مساحت نمودار نشانگر (mm2)

l- طول نمودار شاخص - mh

kp - مقیاس فشار (Pa/mm)

میانگین فشار موثر موتور احتراق داخلی.

این محصول بازده مکانیکی و فشار نشانگر متوسط ​​است.

جایی که η mech =N e /N i . در طول عملیات عادی η mech = 0.7-0.85.

راندمان مکانیکی موتور احتراق داخلی

η خز \u003d N e / N i

نسبت توان موثر به توان نشانگر.

در طول عملیات عادی η mech = 0.7-0.85.

قدرت نشانگر موتور احتراق داخلی.

Ind. قدرت موتور دریافت شده در داخل چرخ چرخدار را می توان با استفاده از نمودار نشانگر گرفته شده توسط یک دستگاه خاص - یک نشانگر تعیین کرد.

Ind.power - کاری که توسط سیال کار در سیلندر موتور در واحد زمان انجام می شود.

توان فردی یک سیلندر -

k- قدرت موتور

جابجایی سیلندر V

n تعداد حرکات کاری است.

قدرت موثر موتور احتراق داخلی.

قدرت مفید گرفته شده از میل لنگ

N e \u003d N i -N tr

N tr - مجموع تلفات توان ناشی از اصطکاک بین قطعات متحرک موتور و به کار انداختن مکانیزم های کمکی (پمپ ها، ژنراتورها، فن ها و غیره)

تعیین قدرت موثر موتور در شرایط آزمایشگاهی یا در طول آزمایشات روی میز با استفاده از دستگاه های ترمز مخصوص - مکانیکی، هیدرولیک یا الکتریکی انجام می شود.