Rodiklių diagramų sudarymas

Indikatorių diagramos yra pastatytos koordinatėmis p-V.

Vidaus degimo variklio indikatorinės diagramos konstrukcija paremta šiluminiu skaičiavimu.

Konstravimo pradžioje ant abscisių ašies nubrėžiama atkarpa AB, atitinkanti darbinį cilindro tūrį, o dydis lygus stūmoklio eigai skalėje, kuri, priklausomai nuo projektuojamo variklio stūmoklio eigos, gali būti imtasi kaip 1:1, 1,5:1 arba 2:1.

OA segmentas, atitinkantis degimo kameros tūrį,

nustatomas iš santykio:

Segmentas z "z dyzeliniams varikliams (3.4 pav.) nustatomas pagal lygtį

Z, Z = OA (p-1) = 8 (1,66-1) = 5,28 mm, (3,11)

slėgiai = 0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,07; 0,10 MPa mm, kad

gauti diagramos aukštį, lygų 1,2 ... 1,7 jos pagrindo.

Tada pagal šiluminio skaičiavimo duomenis diagramoje jie įdedami

pasirinkta slėgio verčių skalė būdinguose taškuose a, c, z, z,

b, r. Benzininio variklio z taškas atitinka pzT.

Keturių taktų dyzelinio variklio indikatoriaus diagrama

Pagal labiausiai paplitusią Brouwer grafinį metodą suspaudimo ir išsiplėtimo politropai statomi taip.

Nubrėžkite spindulį iš kilmės Gerai savavališku kampu abscisių ašies atžvilgiu (rekomenduojama imti = 15 ... 20 °). Be to, nuo pradžios spinduliai OD ir OE nubrėžiami tam tikrais kampais ir į y ašį. Šie kampai nustatomi iš santykių

0,46 = 25°, (3,13)

Suspaudimo politropas statomas naudojant spindulius OK ir OD. Iš taško C brėžiama horizontali linija, kol ji susikerta su y ašimi; nuo susikirtimo taško - tiesė, esanti 45 ° kampu vertikaliai, kol susikerta su OD spinduliu, o nuo šio taško - antroji horizontali linija, lygiagreti abscisių ašiai.

Tada nuo taško C brėžiama vertikali linija, kol ji susikerta su OK spinduliu. Iš šio susikirtimo taško 45° kampu su vertikale nubrėžiame liniją, kol ji susikerta su abscisių ašimi, o nuo šio taško antrą vertikalią liniją, lygiagrečią y ašiai, kol susikerta su antrąja horizontali linija. Šių linijų susikirtimo taškas bus suspaudimo politropo tarpinis taškas 1. 2 taškas randamas panašiai, 1 tašką laikant statybos pradžia.

Išsiplėtimo politropas statomas naudojant spindulius OK ir OE, pradedant nuo taško Z", panašiai kaip ir suspaudimo politropo konstrukcija.

Taisyklingos pratęsimo politropo konstrukcijos kriterijus yra jo patekimas į anksčiau nubrėžtą tašką b.

Reikia turėti omenyje, kad plėtimosi politropinė kreivė turėtų būti pradedama kurti nuo taško z , o ne nuo z ..

Sukonstravę susitraukimo ir išsiplėtimo politropus, jie gamina

suapvalinti indikatoriaus diagramą, atsižvelgiant į išankstinį išmetimo vožtuvo atsidarymą, uždegimo laiką ir slėgio padidėjimo greitį, taip pat pritaikyti įsiurbimo ir išmetimo linijas. Šiuo tikslu po abscisių ašimi ant stūmoklio eigos ilgio S kaip ir ant skersmens nubrėžiamas puslankis, kurio spindulys R=S/2. Nuo geometrinio centro Оґ n.m.t kryptimi. segmentas atidedamas

Kur L- švaistiklio ilgis pasirenkamas iš lentelės. 7 arba prototipas.

Rėjus APIE 1.SU 1 atliekamas kampu K o = 30°, atitinkantis kampą

uždegimo laikas ( Qo= 20…30° iki w.m.t.), ir taškas SU 1 nugriautas už

susitraukimo politropas, gaunant tašką c1.

Baliono valymo ir užpildymo linijoms tiesti klojama sija APIE 1?IN 1 kampu g=66°. Šis kampas atitinka išmetimo vožtuvo arba išmetimo angų išankstinio atsidarymo kampą. Tada brėžiama vertikali linija, kol ji susikerta su plėtimosi politropu (taškas b 1?).

Iš taško b 1. nubrėžkite liniją, kuri apibrėžia kitimo dėsnį

slėgis indikatoriaus diagramos skyriuje (eilutė b 1.s). Linija kaip,

charakterizuojantis baliono valymo ir užpildymo tęsimą, kan

būti laikomas tiesiai. Reikia pažymėti, kad taškai s. b 1. tu taip pat gali

rasti pagal prarastos stūmoklio eigos dalies vertę y.

kaip=y.S. (3.16)

Dviejų taktų variklių, taip pat su kompresorių, indikatorių diagrama visada yra virš atmosferos slėgio linijos.

Variklio su kompresoriumi indikatorių diagramoje įsiurbimo linija gali būti aukščiau nei išmetimo linija.

Vidaus degimo variklio indikatorinė diagrama (1 pav.) sudaryta naudojant variklio darbo ciklo procesų skaičiavimo duomenis. Statant schemą, reikia pasirinkti tokią mastelį, kad būtų gautas aukštis, lygus 1,2 ... 1,7 jos pagrindo.

1 pav. Dyzelinio variklio indikatoriaus diagrama

Ryžiai. 1 Dyzelinio variklio indikatoriaus diagrama

Konstrukcijos pradžioje ant abscisių ašies (schemos pagrindas) skalėje nubraižytas segmentas S a \u003d S c + S,

kur S yra stūmoklio eiga (nuo TDC iki BDC).

Segmentas S c, atitinkantis suspaudimo kameros tūrį (V c), nustatomas pagal išraišką S c = S / - 1.

Segmentas S atitinka darbinį cilindro tūrį V h ir yra lygus stūmoklio eigai. Pažymėkite taškus, atitinkančius stūmoklio padėtį TDC, taškus A, B, BDC.

Slėgis skalėje 0,1 MPa vienam milimetrui brėžiamas išilgai ordinačių ašies (schemos aukštis).

Slėgio taškai p g, p c, p z brėžiami TDC tiesėje.

Slėgio taškai p a, p c brėžiami NDC tiesėje.

Dyzeliniam varikliui taip pat reikia nubrėžti taško, atitinkančio apskaičiuoto degimo proceso pabaigą, koordinates. Šio taško ordinatė bus lygi p z, o abscisė nustatoma pagal išraišką

S z = S su   , mm. (2.28)

Dujų suspaudimo ir išsiplėtimo linijos statyba gali būti atliekama tokia seka. Savavališkai tarp TDC ir BDC pasirenkami bent 3 stūmoklio eigos tūriai arba segmentai V x1, V x2, V x3 (arba S x1, S x2, S x3).

Ir skaičiuojamas dujų slėgis

Ant suspaudimo linijos

Išplėtimo linijoje

Visi pastatyti taškai yra sklandžiai sujungti vienas su kitu.

Tada perėjimai suapvalinami (kiekvienu slėgio pokyčiu apskaičiuotų ciklų sandūrose), į kuriuos atsižvelgiama atliekant skaičiavimus pagal diagramos išsamumo koeficientą.

Varikliuose su karbiuratoriumi apvalinimas degimo pabaigoje (taškas Z) atliekamas išilgai ordinatės p z \u003d 0,85 P z max.

2.7 Vidutinio indikatoriaus slėgio nustatymas pagal indikatorių diagramą

Vidutinis teorinis indikatoriaus slėgis p "i yra stačiakampio aukštis, lygus indikatorių diagramos plotui slėgio skalėje

MPa (2,31)

kur F i yra teorinės indikatoriaus diagramos plotas, mm 2, apribotas TDC, BDC, suspaudimo ir išsiplėtimo linijomis, gali būti nustatytas planimetru, integravimo metodu ar kitu būdu; S - indikatoriaus diagramos ilgis (stūmoklio eiga), mm (atstumas tarp TDC, BDC linijų);

 p - slėgio skalė, pasirinkta kuriant indikatoriaus diagramą, MPa / mm.

Faktinis indikatoriaus slėgis

р i = р i ΄ ∙ φ p, MPa, (2.32)

kur  p - rodiklio diagramos srities neužbaigtumo koeficientas; atsižvelgiama į realaus proceso nukrypimą nuo teorinio (apvalinimas smarkiai pasikeitus slėgiui, karbiuratoriniams varikliams  p = 0,94 .. .0,97; dyzeliniams varikliams  p = 0,92 .. .0,95);

р = р r - ра - vidutinis siurbimo nuostolių slėgis įsiurbimo ir išmetimo metu natūraliems varikliams.

Nustačius p i pagal rodiklių diagramą, jis lyginamas su anksčiau apskaičiuota (1.4 formulė) ir neatitikimas nustatomas procentais.

Vidutinis efektyvusis slėgis p e lygus

p e \u003d p i - p mp,

kur p mp nustatoma pagal 1.6 formulę.

Tada apskaičiuokite galią pagal priklausomybę
ir palyginkite su duotu. Neatitikimas turėtų būti ne didesnis kaip 10 ... 15%, jei reikėtų perskaičiuoti daugiau procesų.

Patartina ištirti tikro stūmoklinio variklio veikimą naudojant diagramą, kurioje parodytas slėgio pokytis cilindre priklausomai nuo stūmoklio padėties per visą

ciklas. Tokia diagrama, paimta naudojant specialų indikatorių, vadinama indikatoriaus diagrama. Indikatoriaus diagramos uždaros figūros plotas tam tikru mastu vaizduoja dujų indikatorinį darbą viename cikle.

Ant pav. 7.6.1 paveiksle parodyta variklio, veikiančio su pastovaus tūrio greitai degančiais degalais, indikatorių diagrama. Kaip šių variklių kuras naudojamas lengvojo kuro benzinas, apšvietimo ar generatoriaus dujos, alkoholiai ir kt.

Stūmokliui judant iš kairiosios negyvos padėties į kraštinę dešinę, per įsiurbimo vožtuvą įsiurbiamas degus mišinys, susidedantis iš garų ir smulkių degalų bei oro dalelių. Šis procesas pavaizduotas 0-1 kreivės diagramoje, kuri vadinama siurbimo linija. Akivaizdu, kad 0-1 eilutė nėra termodinaminis procesas, nes joje nesikeičia pagrindiniai parametrai, o keičiasi tik mišinio masė ir tūris cilindre. Kai stūmoklis pajuda atgal, siurbimo vožtuvas užsidaro, o degusis mišinys suspaudžiamas. Suspaudimo procesas diagramoje pavaizduotas kreive 1-2, kuri vadinama suspaudimo linija. 2 taške, kai stūmoklis dar nepasiekė kairiosios negyvos padėties, degusis mišinys užsidega elektros kibirkštimi. Degiojo mišinio degimas vyksta beveik akimirksniu, t. y. beveik pastoviu tūriu. Šis procesas diagramoje pavaizduotas 2-3 kreive. Dėl kuro degimo smarkiai pakyla dujų temperatūra ir padidėja slėgis (3 punktas). Tada degimo produktai plečiasi. Stūmoklis pasislenka į dešinę negyvą padėtį, o dujos atlieka naudingą darbą. Indikatoriaus diagramoje plėtimosi procesas pavaizduotas 3-4 kreive, vadinama plėtimosi linija. 4 taške atsidaro išmetimo vožtuvas ir slėgis cilindre nukrenta iki beveik išorinio slėgio. Toliau judant stūmokliui iš dešinės į kairę, degimo produktai iš cilindro pašalinami per išmetimo vožtuvą, kurio slėgis yra šiek tiek didesnis nei atmosferos slėgis. Šis procesas pavaizduotas 4-0 kreivės diagramoje ir vadinamas išmetimo linija.

Nagrinėjamas darbo procesas baigiamas keturiais stūmoklio taktais (ciklu) arba dviem veleno apsisukimais. Tokie varikliai vadinami keturtakčiais.

Iš tikro vidaus degimo variklio greito kuro degimo pastoviu tūriu proceso veikimo aprašymo matyti, kad jis neuždarytas. Turi visus negrįžtamų procesų požymius: trintį, chemines reakcijas darbiniame skystyje, galutinius stūmoklių sukimosi greičius, šilumos perdavimą esant baigtiniam temperatūrų skirtumui ir kt.

Apsvarstykite idealų termodinaminį variklio ciklą su izochoriniu šilumos tiekimu (v = const), sudarytą iš dviejų izochorų ir dviejų adiabatų.

Ant pav. 70.2 ir 70.3 parodytas ciklas ir diagramose, kuris atliekamas taip.

Idealios dujos su pradiniais parametrais ir suspaudžiamos palei adiabatinį 1-2 tašką iki 2. Šilumos kiekis pranešamas darbiniam skysčiui išilgai izochoro 2-3. Nuo 3 taško darbinis kūnas plečiasi išilgai adiabatinės 3-4. Galiausiai išilgai 4-1 izochoro darbinis skystis grįžta į pradinę būseną, o šilumos kiekis pašalinamas į aušintuvą. Ciklo charakteristikos yra suspaudimo laipsnis ir slėgio santykis.

Mes nustatome šio ciklo šiluminį efektyvumą, darydami prielaidą, kad šiluminė talpa ir vertė yra pastovūs:

Tiekiamos šilumos kiekis ir pašalintos šilumos kiekis.

Tada ciklo šiluminis efektyvumas

Ryžiai. 7.6.2 pav. 7.6.3

Ciklo šiluminis efektyvumas esant pastovaus tūrio šilumai

. (7.6.1) (17:1)

Iš (70.1) lygties matyti, kad tokio ciklo šiluminis efektyvumas priklauso nuo suspaudimo laipsnio ir adiabatinio indekso arba nuo darbinio skysčio pobūdžio. Efektyvumas didėja didėjant ir. Nuo slėgio padidėjimo laipsnio šiluminis efektyvumas nepriklauso.

Atsižvelgiant į - diagramas (70.3 pav.), efektyvumas nustatomas pagal plotų santykį:

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

Labai aiškiai galima iliustruoti efektyvumo priklausomybę nuo padidėjimo - diagramoje (7.70.3 pav.).

Jei tiekiamo šilumos kiekio plotai per du ciklus yra lygūs (pl. 67810 = pl. 6235), bet esant skirtingiems suspaudimo laipsniams, efektyvumas bus didesnis ciklo su didesniu suspaudimo laipsniu, nes mažesnis kiekis šilumos pašalinama į šilumos kriaukle, t.y. pl. 61910<пл. 6145.

Tačiau suspaudimo laipsnio padidėjimą riboja degiojo mišinio pirmalaikio savaiminio užsidegimo galimybė, o tai sutrikdo normalų variklio darbą. Be to, esant dideliam suspaudimo laipsniui, labai padidėja mišinio degimo greitis, o tai gali sukelti detonaciją (sprogstamą degimą), o tai smarkiai sumažina variklio efektyvumą ir gali sulūžti jo dalys. Todėl kiekvienam kurui turi būti taikomas tam tikras optimalus suspaudimo laipsnis. Priklausomai nuo kuro rūšies, suspaudimo laipsnis tirtuose varikliuose svyruoja nuo 4 iki 9.

Taigi tyrimai rodo, kad dideli suspaudimo laipsniai negali būti naudojami vidaus degimo varikliuose su pastovaus tūrio šilumos įvedimu. Šiuo atžvilgiu nagrinėjami varikliai turi palyginti mažą efektyvumą.

Teorinis naudingas specifinis darbinio skysčio darbas priklauso nuo darbinio skysčio plėtimosi ir susitraukimo procesų santykinės padėties. Padidinus vidutinį slėgio skirtumą tarp išsiplėtimo ir suspaudimo linijų, galima sumažinti variklio cilindro dydį. Jei pažymime vidutinį slėgį per, tada teorinis naudingas specifinis darbinio skysčio darbas bus

Slėgis vadinamas vidutiniu indikatoriaus slėgiu (arba vidutiniu ciklo slėgiu), tai yra sąlyginis pastovus slėgis, kurio įtakoje stūmoklis per vieną taktą atlieka darbą, prilygstantį viso teorinio ciklo darbui.

Ciklas su šilumos kiekio tiekimu procese

Ciklų, kai šiluma tiekiama pastoviu tūriu, tyrimas parodė, kad norint padidinti pagal šį ciklą veikiančio variklio efektyvumą, reikia naudoti didelius suspaudimo laipsnius. Tačiau šį padidėjimą riboja degiojo mišinio savaiminio užsidegimo temperatūra. Tačiau jei oro ir degalų suspaudimas yra atskiras, šis apribojimas išnyksta. Didelio suspaudimo oras turi tokią aukštą temperatūrą, kad į cilindrą tiekiamas kuras savaime užsiliepsnoja be jokių specialių uždegimo įtaisų. Ir galiausiai atskiras oro ir kuro suspaudimas leidžia naudoti bet kokį skystą sunkų ir pigų kurą – alyvą, mazutą, dervas, anglies alyvas ir kt.

Tokius didelius privalumus turi varikliai, dirbantys laipsniškai deginant degalus esant pastoviam slėgiui. Juose variklio cilindre suspaudžiamas oras, o skystasis kuras purškiamas suslėgtu oru iš kompresoriaus. Atskiras suspaudimas leidžia naudoti aukštus suspaudimo laipsnius (iki ) ir pašalina priešlaikinį kuro savaiminį užsidegimą. Kuro deginimo esant pastoviam slėgiui procesas užtikrinamas tinkamai sureguliavus kuro purkštuką. Tokio variklio sukūrimas siejamas su vokiečių inžinieriaus Diesel vardu, kuris pirmasis sukūrė tokio variklio konstrukciją.

Apsvarstykite idealų variklio ciklą su laipsnišku degalų degimu esant pastoviam slėgiui, t. y. ciklą su šilumos tiekimu esant pastoviam slėgiui. Ant pav. 70.4 ir 70.5 šis ciklas parodytas diagramose. Jis atliekamas taip. Dujinis darbinis skystis, kurio pradiniai parametrai , , suspaudžiamas išilgai adiabatinės 1-2; tada tam tikras šilumos kiekis kūnui perduodamas išilgai 2-3 izobarų. Nuo 3 taško darbinis kūnas plečiasi išilgai adiabatinės 3-4. Ir galiausiai, išilgai 4-1 izochoro, darbinis skystis grįžta į pradinę būseną, o šiluma pašalinama į šilumos kriaukle.

Ciklo charakteristikos yra suspaudimo laipsnis ir išankstinio išsiplėtimo laipsnis.

Nustatykime ciklo šiluminį efektyvumą, darydami prielaidą, kad šiluminės galios ir jų santykis yra pastovus:

Tiekiamas šilumos kiekis

pašalintas šilumos kiekis

Šiluminio ciklo efektyvumas

Ryžiai. 7.6.4 pav. 7.6.5

Vidutinis indikatoriaus slėgis cikle su šilumos tiekimu nustatomas pagal formulę

Vidutinis indikatoriaus slėgis didėja didėjant ir .

Ciklas su šilumos tiekimu proceso metu ir arba ciklas su mišriu šilumos tiekimu.

Varikliai su laipsnišku kuro degimu turi tam tikrų trūkumų. Vienas iš jų – kuro tiekimui naudojamas kompresorius, kurio veikimas sunaudoja 6–10% visos variklio galios, o tai apsunkina konstrukciją ir mažina variklio efektyvumą. Be to, būtina turėti sudėtingus siurblio įtaisus, purkštukus ir kt.

Noras supaprastinti ir pagerinti tokių variklių darbą paskatino sukurti variklius be kompresorių, kuriuose kuras mechaniškai purškiamas esant 50–70 MPa slėgiui. Bekompresoriaus didelio suspaudimo variklio su mišriu šilumos tiekimu projektą sukūrė rusų inžinierius G. V. Trinkleris. Šis variklis neturi abiejų išardytų variklių tipų trūkumų. Skystas kuras kuro siurblys per degalų purkštuką mažyčių lašelių pavidalu tiekiamas į cilindro galvutę. Patekę į įkaitintą orą, degalai savaime užsiliepsnoja ir dega visą laikotarpį, kol purkštukas yra atidarytas: iš pradžių pastoviu tūriu, o paskui pastoviu slėgiu.

Idealus variklio su mišriu šilumos tiekimu ciklas parodytas ir diagramose fig. 70,6 ir 70,7.

.

Nustatykime ciklo šiluminį efektyvumą, jei šiluminės talpos ir adiabatinis eksponentas yra pastovūs:

Pirmoji tiekiamos šilumos kiekio dalis

Antroji patiektos šilumos kiekio dalis

Pašalintos šilumos kiekis

Indikatoriaus diagrama – darbinio skysčio slėgio priklausomybė nuo cilindro tūrio (2 pav.) – yra pats informatyviausias šaltinis, leidžiantis analizuoti vidaus degimo variklio cilindre vykstančius procesus. Variklio ciklai, atliekami keturiais stūmoklio taktais nuo TDC iki BDC, rodomi indikatorių diagramoje koordinatėse p–Všiuos kreivės segmentus:

r 0 – a 0 - įsiurbimo smūgis;

a 0 – c- suspaudimo smūgis;

c – z-b 0 – darbinio takto ciklas (išsiplėtimas);

b 0 – r 0 – atpalaidavimo smūgis.

Diagramoje pažymėti šie būdingi taškai:

b, r- atitinkamai išmetimo vožtuvo atidarymo ir uždarymo laikas;

u, a - atitinkamai įsiurbimo vožtuvo atidarymo ir uždarymo laikas;

Ryžiai. 2. Tipinė keturtakčio indikatoriaus diagrama

vidaus degimo variklis

Diagramos plotas, nustatantis darbą per ciklą, susideda iš ploto, atitinkančio teigiamą indikatorinį darbą, gautą suspaudimo ir eigos smūgių metu, ir ploto, atitinkančio neigiamą darbą, sugaištą valant ir pripildant cilindrą įsiurbimo angoje ir išmetimo smūgiai. Neigiamas ciklo darbas paprastai vadinamas mechaniniais variklio nuostoliais.

Taigi bendra energija, perduota stūmoklinio variklio velenui per vieną ciklą L, galima nustatyti algebriniu ciklų darbo pridėjimu L = L ch + L szh + L px + L sutrikimas Velenui perduodama galia bus nustatyta šios sumos sandauga iš darbo eigos ciklų skaičiaus per laiko vienetą ( n/2) ir dėl variklio cilindrų skaičiaus i:

Tokiu būdu nustatyta variklio galia vadinama vidutine nurodyta galia.

Indikatoriaus diagrama leidžia padalyti keturtakčio variklio ciklą į šiuos procesus:

u –r 0 – r – a 0 -a-įėjimas;

a – θ – c" – suspaudimas;

θ – c“ – c – z – f – mišinio susidarymas ir degimas;

z-f-b- pratęsimas;

b –b 0 – u – r 0 – r – paleisti.

Pateikta tipinė indikatoriaus diagrama galioja ir dyzeliniam varikliui. Šiuo atveju taškas θ atitiks kuro padavimo į cilindrą momentą.

Diagrama rodo:

V c – degimo kameros tūris (cilindro tūris virš stūmoklio ties TDC);

Va- bendras cilindro tūris (cilindro tūris virš stūmoklio suspaudimo takto pradžioje);

V n – darbinis cilindro tūris, V n = V a – V c.

Suspaudimo laipsnis.

Indikatoriaus diagrama apibūdina variklio veikimo ciklą ir ribotą jo plotą – ciklo indikatoriaus darbas. Tikrai, [ p ∙ ∆V] \u003d (N / m 2) ∙ m 3 \u003d N ∙ m \u003d J.

Jei manysime, kad stūmoklį veikia tam tikras sąlyginis pastovus slėgis p i , per vieną stūmoklio taktą atliekantis darbą, lygų dujų darbui per ciklą L, Tai

L = p aš ∙ V h()

Kur V h – darbinis cilindro tūris.

Šis sąlyginis spaudimas p i vadinamas vidutiniu indikatoriniu slėgiu.

Vidutinis indikatoriaus slėgis skaitine prasme yra lygus stačiakampio aukščiui, kurio pagrindas yra lygus cilindro darbiniam tūriui V h kurio plotas lygus darbą atitinkančiam plotui L.

Kadangi naudingo indikatoriaus darbas yra proporcingas vidutiniam indikatoriaus slėgiui p i , darbo proceso tobulumą variklyje galima įvertinti pagal šio slėgio reikšmę. Kuo didesnis spaudimas p aš tuo daugiau darbo L, taigi geriau išnaudojamas cilindro darbinis tūris.

Žinant vidutinį indikatoriaus slėgį p i , darbinis cilindro tūris V h , cilindrų skaičius i ir alkūninio veleno greitis n(rpm), galite nustatyti vidutinę nurodytą keturtakčio variklio galią N i

Darbas i ∙ V h yra variklio darbinis tūris.

Indikatoriaus galios perdavimą variklio velenui lydi mechaniniai nuostoliai dėl stūmoklių ir stūmoklių žiedų trinties į cilindro sieneles, trinties alkūninio mechanizmo guoliuose. Be to, dalis indikatoriaus galios išleidžiama aerodinaminiams nuostoliams, atsirandantiems dalims sukantis ir svyruojant, įveikti, dujų paskirstymo mechanizmui, kuro, alyvos ir vandens siurbliams ir kitiems pagalbiniams variklio mechanizmams įjungti. Dalis indikatoriaus galios sunaudojama degimo produktams pašalinti ir cilindrui užpildyti nauju įkrovimu. Visus šiuos nuostolius atitinkanti galia vadinama mechaninių nuostolių galia. N m.

Priešingai nei nurodyta galia, naudinga galia, kurią galima gauti ant variklio veleno, vadinama efektyvia galia. N e. Efektyvioji galia yra mažesnė už indikatoriaus galią mechaninių nuostolių dydžiu, t.y.

N e = N aš- N m. ()

Galia N m atitinka mechaninius nuostolius ir efektyviąją variklio galią N e nustatoma empiriškai atliekant bandymus stende, naudojant specialius apkrovos įtaisus.

Vienas iš pagrindinių stūmoklinio variklio kokybės rodiklių, apibūdinančių jo indikatoriaus galios panaudojimą naudingam darbui atlikti, yra mechaninis efektyvumas, apibrėžiamas kaip efektyvios galios ir indikatoriaus galios santykis:

η m = N e / N aš . ()

Bendra stūmoklinio variklio velenui perduodama energija gali būti nustatyta algebriškai sudedant darbo ciklus ir padauginus sumą iš darbo ciklų skaičiaus per laiko vienetą ( n/2) ir variklio cilindrų skaičius. Tokiu būdu nustatytą galią galima gauti integruojant slėgio priklausomybę nuo tūrio, parodytos indikatorių diagramoje (4.2 pav., b), ir vadinama vidutine indikatoriaus galia N. Ši galia dažnai siejama su indikatoriaus vidutinio efektyvaus slėgio sąvoka R i , apskaičiuojama taip:

Efektyvi galia N e yra indikatoriaus galios sandauga N apie variklio mechaninį efektyvumą. Variklio mechaninis efektyvumas mažėja didėjant variklio sūkiams dėl trinties nuostolių ir pavaros agregatų.

Norint sukurti orlaivio stūmoklinio variklio charakteristikas, jis išbandomas balansavimo mašinoje, naudojant kintamo žingsnio propelerį. Balansavimo mašina matuoja sukimo momentą, alkūninio veleno apsisukimų skaičių ir degalų sąnaudas. Pagal išmatuotą sukimo momentą M kr ir apsisukimų skaičius n nustatoma išmatuota efektyvioji variklio galia

Jei variklyje yra pavarų dėžė, kuri sumažina sraigto greitį, tada išmatuotos efektyvios galios formulė yra tokia:

Kur i p yra pavarų dėžės perdavimo skaičius.

Atsižvelgiant į efektyvios variklio galios priklausomybę nuo atmosferos sąlygų, išmatuota galia, skirta palyginti bandymų rezultatus, sumažinama iki standartinių atmosferos sąlygų pagal formulę

Kur N e – efektyvi variklio galia, sumažinta iki standartinių atmosferos sąlygų;

t matas - lauko oro temperatūra bandymo metu, ºС;

B- lauko oro slėgis, mm Hg,

∆R– absoliuti oro drėgmė, mm Hg.

Efektyvios specifinės degalų sąnaudos g e nustatoma pagal formulę:

Kur G T ir – degalų sąnaudos ir efektyvi variklio galia, išmatuota atliekant bandymus.

Pagrindinis skirtumas tarp 2 taktų ir 4 taktų yra dujų mainų būdas – cilindro išvalymas nuo degimo produktų ir įkrovimas grynu oru arba karštu mišiniu.

Dviejų taktų variklių dujų paskirstymo įtaisai - cilindro įdėklo angos, užblokuotos stūmokliu, ir vožtuvai arba ritės.

Darbo ciklas:

Sudegus kurui, prasideda dujų plėtimosi procesas (darbinis taktas). Stūmoklis juda į apatinį negyvąjį centrą (BDC). Išsiplėtimo proceso pabaigoje stūmoklis 1 atidaro įleidimo angas (langus) 3 (b taškas) arba atsidaro išmetimo vožtuvai, perduodantys cilindro ertmę per išmetimo vamzdį su atmosfera. Tokiu atveju dalis degimo produktų išeina iš cilindro ir slėgis jame nukrenta iki prapūtimo oro slėgio Pd. Taške d stūmoklis atidaro prapūtimo langus 2, per kuriuos į cilindrą tiekiamas 1,23-1,42 baro slėgio degalų ir oro mišinys. Tolesnis kritimas sulėtėja, nes. oro patenka į cilindrą. Nuo taško d iki BDC išleidimo ir išvalymo langai yra atidaryti vienu metu. Laikotarpis, per kurį išvalymo ir išmetimo angos yra atidarytos vienu metu, vadinamas valymu. Per šį laikotarpį cilindras užpildomas oro mišiniu, o degimo produktai iš jo išstumiami.

Antrasis taktas atitinka stūmoklio eigą iš apačios į viršutinį negyvąjį tašką. Insulto pradžioje valymo procesas tęsiasi. Taškas f – išvalymo pabaiga – įleidimo langų uždarymas. Taške a užsidaro išleidimo angos langai ir prasideda suspaudimo procesas. Slėgis cilindre įkrovimo pabaigoje yra šiek tiek didesnis nei atmosferos slėgis. Tai priklauso nuo prapūtimo oro slėgio. Nuo to momento, kai baigiamas valymas ir visiškai uždaromi išmetimo langai, prasideda suspaudimo procesas. Kai stūmoklis nepasiekia 10–30 laipsnių alkūninio veleno sukimosi kampu iki TDC (taškas c /), degalai į cilindrą tiekiami per purkštuką arba mišinys uždegamas ir ciklas kartojamas.

Esant vienodiems cilindro matmenims ir sukimosi greičiui, 2 taktų galia yra daug didesnė, 1,5–1,7 karto.

Teorinės ICE diagramos vidutinis slėgis.

Vidutinis vidaus degimo variklio indikatorinis slėgis.

Tai toks sąlygiškai pastovus slėgis, kuris, veikdamas stūmoklį, per visą darbo ciklą veikia prilygsta vidiniam dujų darbui.

Grafiškai p i tam tikroje skalėje yra lygus stačiakampio aukščiui mm / hh / , plotu lygus diagramos plotui ir tokio pat ilgio.

f- indikatoriaus diagramos plotas (mm 2)

l- indekso diagramos ilgis - mh

k p – slėgio skalė (Pa/mm)

Vidutinis efektyvus vidaus degimo variklio slėgis.

Tai mechaninio efektyvumo ir vidutinio indikatoriaus slėgio sandauga.

Kur η mech =N e /N i . Normalaus veikimo metu η mech =0,7-0,85.

Mechaninis vidaus degimo variklio efektyvumas.

η kailis \u003d N e / N i

Efektyviosios galios ir indikatoriaus galios santykis.

Normalaus veikimo metu η mech =0,7-0,85.

Vidaus degimo variklio indikacinė galia.

Ind. variklio galią, gautą ratinio rato viduje, galima nustatyti naudojant indikatorių diagramą, paimtą specialiu prietaisu - indikatoriumi.

Ind.galia – variklio cilindre esančio darbinio skysčio atliktas darbas per laiko vienetą.

Atskira vieno cilindro galia -

k- variklio galia

V formos cilindro darbinis tūris

n yra darbinių judesių skaičius.

Efektyvi vidaus degimo variklio galia.

Naudinga galia paimta iš alkūninio veleno

N e \u003d N i -N tr

N tr - galios nuostolių suma dėl trinties tarp judančių variklio dalių ir įjungiant pagalbinius mechanizmus (siurblius, generatorių, ventiliatorių ir kt.)

Variklio efektyvioji galia laboratorinėmis sąlygomis arba bandymų stende metu nustatoma naudojant specialius stabdymo įtaisus – mechaninius, hidraulinius ar elektrinius.