Индикаторные диаграммы двигателей

При осуществлении рабочего цикла в цилиндре двигателя непрерывно изменяются давление и температура газов. Изменение давления газов может быть экспериментально записано особым прибором – индикатором. Диаграмма изменения давления газов в цилиндре двигателя в зависимости от изменения объёма или угла поворота коленчатого вала, записанная индикатором, называется индикаторной диаграммой двигателя. Если давление газов р записано в функции объёма V, условимся называть её индикаторной диаграммой р –V, а если в функции угла поворота коленчатого вала α , то индикаторной диаграммой р – α. Индикаторная диаграмма даёт наглядное представление о протекании параметров состояния рабочего тела в течение цикла. Но не только. Площадь индикаторной «р – V» диаграммы пропорциональна работе цикла. Рис 1. Индикаторная «р – V»-диаграмма четырёхтактного безнаддувного дизеля. Рис. 2. Индикаторная «p – V»-диаграмма четырёхтактного бензинового (карбюраторного или с впрыскиванием топлива) двигателя

Индикаторная диаграмма четырёхтактного дизеля в системе координат р – V (рис.). Для дизелей номинальная степень сжатия ε чаще всего находится в пределах 14…18. Такты рабочего цикла отображаются следующими линиями индикаторной диаграммы: r – r1 – а – такт впуска; а – а1 – d1 – y – c – такт сжатия; c – d2 – zр – zт – z – b1 – е – такт расширения (рабочий ход); е – r – такт выпуска. Линии индикаторной диаграммы отображают следующие процессы, составляющие рабочий цикл: s – r – а – а1 – процесс впуска; а – а1 – d1 – y – c – процесс сжатия; y – c – d2 – zр – zт – z – процесс сгорания; c – d2 – zр – zт – z – b1 –е – процесс расширения (рабочий ход); b1 – e – r – r1 – процесс выпуска, причём b1 – e – свободный выпуск, а e – r – принудительный выпуск. Участки индикаторной диаграммы d1 – y – c – d2 и d1 – y – c – d2 – zр – zт – z соответствуют процессам впрыскивания и смесеобразования. Точками на диаграмме отмечены характерные моменты цикла: y – момент воспламенения (точка отрыва линии сгорания от линии сжатия индикаторной диаграммы); zр – момент достижения рмакс; zт – момент, соответствующий Тмакс; s –открытие впускного клапана и т. д. Li – работа, совершаемая газами внутри цилиндра двигателя (индикаторная работая), Lн.х. – работа насосных потерь. Очевидно, что площадь диаграммы определяется величиной давления газов и рабочего объёма цилиндра.

Индикаторная диаграмма в системе координат р – α показана на рис 3. Фазы газораспределения: αВп – угол опережения открытия впускного клапана; βВп – угол запаздывания закрытия впускного клапана; αВып– угол опережения открытия выпускного клапана; βВып – угол запаздывания закрытия выпускного клапана. Обозначения на рис. 3: ϕ с – период задержки самовоспламенения топлива; θ – угол опережения воспламенения топлива; θВпр – угол опережения впрыска топлива; φВпр – продолжительность впрыскивания; ϕ z – условная продолжительность сгорания.