Оценить мощностные и экономические возможности двигателя внутреннего сгорания при работе его в различных эксплуатационных условиях можно по техническим и технологическим характеристикам, получаемым в результате различных испытаний – стендовых, дорожных, полигонных, эксплуатационных и т. п.

Характеристикой двигателя называется зависимость основных показателей его работы (мощности, вращающего момента на выходном валу, расхода топлива) от одного из параметров режима работы (частоты вращения коленчатого вала, внешней нагрузки и т. п.). Характеристики двигателя определяют его эксплуатационные качества, уровень технического совершенства, правильность регулировок, а также его назначение.

Основные характеристики автомобильных двигателей определяются ГОСТ 14846-81 «Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний»:

скоростная характеристика – зависимость основных эффективных показателей работы двигателя от частоты вращения его коленчатого вала;

коэффициент приспособляемости – способность двигателя преодолевать кратковременные перегрузки;

нагрузочные характеристики – зависимости удельного и часового расхода топлива от мощности, развиваемой двигателем;

характеристика холостого хода – зависимость часового расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала при работе двигателя без нагрузки;

регулировочные характеристики – зависимость мощностных и экономических показателей работы от состава рабочей смеси, воспламеняемой в цилиндрах двигателя, угла опережения зажигания или впрыска, температуры двигателя и других регулируемых факторов.

Нагрузочная характеристика

Нагрузочной характеристикой называется изменение часового и удельного расхода топлива в зависимости от величины нагрузки. Работа на режимах нагрузочной характеристики наиболее характерна для двигателей, которые используются для привода электрических агрегатов, насосов, компрессоров, тракторов. В частности, нагрузочная характеристика имитирует работу двигателя на автомобиле, при его движении с постоянной скоростью на одной из передач в условиях переменного сопротивления со стороны дороги.

Цель получения нагрузочной характеристики – определение топливной экономичности двигателя.

Условия получения нагрузочной характеристики:

• независимая переменная величина – нагрузка на двигатель (так как с увеличением нагрузки для ее преодоления двигатель должен увеличивать мощность N е , среднее эффективное давление р е и крутящий момент М к , то нагрузку выражают в процентах относительно одного из этих параметров;
• постоянная величина – частота вращения коленчатого вала;
• зависимые переменные величины – удельный расход топлива g е и часовой расход топлива G t .

Скоростная характеристика

Скоростная характеристика двигателя представляет собой зависимость основных эффективных показателей его работы (эффективная мощность, вращающий момент на выходном валу, удельный и часовой расход топлива) от частоты вращения коленчатого вала при постоянной подаче топлива в цилиндры в установившемся тепловом режиме.

Различают внешнюю и частичные скоростные характеристики.
Скоростная характеристика, полученная при полной подаче топлива (полностью открытой дроссельной заслонке или соответствующем положении рейки топливного насоса дизеля) и при углах опережения зажигания или начала впрыскивания топлива по техническим условиям на двигатель, называется внешней скоростной характеристикой двигателя .
Внешняя скоростная характеристика позволяет определить максимальные мощностные показатели двигателя и оценить его экономичность при полных нагрузках.

Характеристики, соответствующие постоянным промежуточным положениям дроссельной заслонки или рейки топливного насоса, называются частичными скоростными характеристиками двигателя . Иными словами, любая характеристика, полученная при неполном открытии регулирующего органа двигателя, называется частичной скоростной характеристикой.

Скоростную характеристику реального двигателя строят по результатам стендовых испытаний.
Вал работающего двигателя нагружают с помощью тормоза, обеспечивая фиксирование частоты вращения от минимально устойчивой до максимально допустимой. При этом на каждой частоте замеряют тормозной момент М т в (Н×м ) и часовой расход топлива в кг/ч.

По результатам испытаний строят кривые зависимости эффективного вращающего момента и часового расхода топлива от частоты вращения вала двигателя.
Затем, используя формулы:

g е = GT/P е = g i /ηM
M е = 3×10 4 P е /πn

находят эффективную мощность и удельный расход топлива, после чего отображают их графические зависимости.



В зависимости от укомплектованности двигателя вспомогательными устройствами и оборудованием определяют мощность нетто (полная комплектация) или мощность брутто (неполная комплектация).
Различают следующие характерные частоты вращения коленчатого вала:

• минимальная частота вращения, при которой возможна устойчивая работа двигателя при полной подаче топлива;
• частота вращения, соответствующая наибольшему вращающему моменту;
• частота вращения, соответствующая наибольшей мощности двигателя;
• наибольшая возможная частота вращения коленчатого вала, устанавливаемая ограничителем частоты вращения.

Характеристика холостого хода является частным случаем скоростной характеристики двигателя.

Внешнюю скоростную характеристику вновь проектируемого двигателя можно построить по эмпирическим зависимостям, где максимальная мощность и соответствующие ей удельный расход топлива и частота вращения берутся из данных теплового расчета двигателя при его конструировании.

Приемистость и приспособляемость двигателя

Способность двигателя с ростом частоты вращения коленчатого вала наращивать мощность называется его приемистостью .
Приемистость двигателя непосредственно влияет на приемистость автомобиля, т. е. его способности ускоряться и разгоняться. Скоростная характеристика во многом отражает степень приемистости двигателя: чем круче кривая N е , тем приемистость двигателя больше.
Если сравнить скоростные характеристики карбюраторного двигателя и дизеля, то можно заметить, что кривая мощности N е у дизеля круче, т. е. дизель обладает большей приемистостью.

Способность двигателя с ростом внешней нагрузки сохранять частоту вращения коленчатого вала называется его приспособляемостью (самоприспособляемостью или эластичностью) .
Например, затяжной подъем один из автомобилей может преодолеть без переключения КПП на пониженную передачу, а другой при таких же условиях заглохнет. Следовательно, в первом случае приспособляемость двигателя автомобиля выше, чем во втором.
Приспособляемость автомобиля к изменению внешней нагрузки оценивается коэффициентом приспособляемости (коэффициентом самоприспособляемости). Чем больше значение этого коэффициента, тем лучше приспособляемость автомобиля к увеличению внешней нагрузки.

Устойчивость режима автомобильного двигателя к увеличению внешней нагрузки оценивают по запасу крутящего момента, который определяется отношением максимального крутящего момента М к max к крутящему моменту М к ном , развиваемому двигателем на номинальном режиме; это отношение и называют коэффициентом приспособляемости k .

Коэффициент приспособляемости k , характеризующий приспособляемость двигателя к изменению внешней нагрузки, может быть определен по формуле:

k = M к max/M к ном

В бензиновых двигателях средний коэффициент приспособляемости k = 1,25...1,35 , в дизельных k = 1,05...1,2 .
Поскольку коэффициент приспособляемости характеризует способность двигателя преодолевать кратковременные перегрузки без переключения передач, можно сделать вывод, что дизельные двигатели переносят изменение внешней нагрузки хуже, чем карбюраторные. Чтобы преодолеть этот недостаток дизелей увеличивают размеры цилиндров, что приводит к увеличению крутящего момента, а также применяют всережимные регуляторы частоты вращения коленчатого вала.



Cтраница 1

Внешняя скоростная характеристика позволяет провести анализ и дать оценку мощ-ностных, экономических, динамических и эксплуатационных показателей при работе двигателя с полной нагрузкой.  

Внешняя скоростная характеристика Ne f (п) карбюраторного двигателя представлена на фиг. Абсолютная внешняя скоростная характеристика карбюраторных двигателей принципиально ничем не отличается от внешней скоростной характеристики, и двигатель может работать на обеих характеристиках без каких-либо вредных последствий.  

Внешняя скоростная характеристика дизельного двигателя (рис. 263, б) снимается при неподвижной рейке топливного насоса, обеспечивающего максимальную подачу топлива на определенном скоростном режиме, бездымной работе и наивыгоднейшем угле опережения впрыска топлива.  

По внешней скоростной характеристике карбюраторного двигателя (рис. 3.26 6) исследуют характер протекания кривых. Наибольший интерес представляют кривые эффективной мощности и крутящего момента.  

Для получения внешней скоростной характеристики Дизелей необходимо воспользоваться формулой (1) и выяснить зависимость входящих в эту формулу параметров от числа оборотов.  

Такое протекание внешних скоростных характеристик мощности двигателя является типичным для всех автомобильных, мотоциклетных и тракторных двигателей. В соответствии с этим характер кривой эффективной мощности и точка ее максимума зависят от того, как с ростом числа оборотов изменяются интенсивности: уменьшения весового наполнения двигателя; сокращения тепловых потерь; возрастания насосных и механических потерь.  

В двигателе внутреннего сгорания выделяющиеся при сгорании топлива газы давят на поршень, и через преобразующий механизм выполняют механическую работу по вращению коленчатого вала двигателя. Затем эта работа используется для вращения ведущих колес автомобиля. Любой двигатель обладает определенной мощностью и крутящим моментом. Большинство людей при оценке автомобиля в первую очередь обращают внимание на мощность его двигателя и не очень интересуются крутящим моментом, хотя его значение существенно влияет на поведение автомобиля на дороге. Крутящий момент на вале двигателя представляет собой произведение величин силы и длины плеча ее действия.
Современной единицей измерения крутящего момента является ньютонометр (Н м). Крутящий момент, создаваемый двигателем, зависит от рабочего давления внутри цилиндра двигателя, площади поршня, радиуса кривошипа коленчатого вала и ряда других параметров. Поскольку время воздействия давления газов на поршень изменяется при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя, крутящий момент также изменяется. Если умножить величину крутящего момента, соответствующую определенной частоте вращения вала двигателя, на его угловую скорость, получим значение мощности двигателя, развиваемой при этой скорости. Начиная с XVIII в., единицей измерения мощности была лошадиная сила. Современной международной единицей измерения мощности является киловатт(кВт). При этом лошадиную силу (л. с.) довольно часто продолжают указывать в технических характеристиках автомобильных двигателей. Для того, чтобы перевести мощность, указанную в киловаттах, в лошадиные силы, нужно умножить ее значение на 1, 34.

Внешняя скоростная характеристика ДВС :
Ne - эффективная мощность;
Me - эффективный крутящий момент;
Mmax - максимальный крутящий момент;
Nmax - максимальная мощность;
МN - крутящий момент, соответствующий максимальной мощности;
ω - угловая скорость вала двигателя

Профессиональные автомобилисты для оценки работы двигателя используют скоростные характеристики, которые представляют собой зависимость крутящего момента двигателя и его мощности от угловой скорости или частоты вращения его вала, они называются «скоростные характеристики двигателя». Скоростные характеристики реальных двигателей получают при их испытаниях на специальных стендах. Очевидно, что значения показателей двигателя будут зависеть от количества поступающего в двигатель топлива, то есть от положения педали «газа». Зависимость скорости автомобиля, полученная при максимальной подаче топлива в цилиндры двигателя, называется «внешней скоростной характеристикой» (ВСХ).
На графике скоростной характеристики отмечаются минимальные и максимальные обороты коленчатого вала двигателя. Как можно заметить из приведенной скоростной характеристики ДВС, крутящий момент достигает своего максимального значения при средних оборотах вала, а затем, при дальнейшем увеличении частоты вращения, снижается. Хорошо это или плохо? Давайте представим себе автомобиль, который движется по ровной горизонтальной дороге с максимальной скоростью, а его двигатель имеет такую кривую изменения крутящего момента. Максимальная скорость наступает при оборотах двигателя, близких к наибольшим, когда сила, приложенная к ведущим колесам автомобиля и соответствующая крутящему моменту двигателя при этих оборотах, увеличенному с помощью трансмиссии, уравняется с силами сопротивления движению, действующими на автомобиль. Если на дороге перед этим автомобилем возникнет даже небольшой подъем, сила сопротивления увеличится, а обороты двигателя уменьшатся. Что же произойдет при этом с крутящим моментом двигателя?
Из скоростной характеристики можно заметить, что уменьшение оборотов двигателя приведет к небольшому увеличению крутящего момента. Если подъем на дороге не очень велик, то этого увеличения крутящего момента, подводимого к ведущим колесам, может хватить для его преодоления без перехода на более низкую передачу в трансмиссии автомобиля. Другими словами, двигатель с падающей характеристикой крутящего момента хорошо приспосабливается к увеличению сопротивления движению автомобиля. Причем, чем круче опускается кривая момента на скоростной характеристике при увеличении угловой скорости вращения вала двигателя, тем лучшей приспосабливаемостью он обладает.
Электрический двигатель имеет максимальное значение крутящего момента при минимальных оборотах, и при их увеличении крутящий момент постоянно снижается. Поэтому у электромобиля трансмиссия значительно упрощается - ему не нужна коробка передач. Любой автомобильный двигатель представляет собой совокупность механизмов и систем. Основными механизмами четырехтактного поршневого двигателя внутреннего сгорания являются

ВСХ снимается при штатной регулировке системы то-пливоподачи, которая на большинстве скоростных режимов обеспечивает состав смеси, близкий к мощностному (рис. 16.11 и 16.12).

Штатные регулировки системы зажигания обеспечивают или на средних и малых частотах вращения , ограниченный появлением детонации.

С увеличением п происходит уменьшение относительных потерь теплоты в стенки цилиндров, улучшается качество смесеобразования и сокращается длительность второй фазы сгорания в единицах времени (но практически сохраняется ее длительность в градусах ПКВ). Это приводит к увеличению с ростом частоты вращения (рис. 16.12) и дальнейшей его стабилизации; последнему способствует некоторое возрастание фазы догорания, увеличивающее тепловые потери в стенки. Аналогичным образом изменяется отношение / (рис. 16.12). Таким образом, качество рабочего процесса двигателя с искровым зажиганием не лимитирует возможность его форсирования по скоростному режиму.

Рис. 16.11. Внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя легкового автомобиля: iV h = 1,5 л

Характер изменения в зависимости от частоты вращения неоднозначен для различных двигателей, хотя имеют место некоторые общие закономерности.

Для двигателей легковых автомобилей максимальные значения в зоне высоких частот вращения (см. рис. 16.11) обеспечивают высокую номинальную мощность двигателя, что в, конечном счете определяет высокую скорость и хорошую динамику разгона автомобиля. Для двигателей грузовых автомобилей максимальное значение в зоне низких и средних частот вращения (рис. 16.12) обеспечивает хорошие тяговые свойства автомобиля.

Совместное влияние , и определяет соответствующий характер изменения p i (n ) (рис. 16.12): его уменьшение при малых частотах вращения связано с уменьшением и , а при высокий - только с уменьшением .

Среднее давление механических потерь возрастает с увеличением п по закону, близкому к линейному (рис. 16.12), что в сочетании с характером изменения p i (n ) приводит к монотонному снижению с ростом п .

Рис. 16.12. Изменение основных показателей рабочего процесса по ВСХ карбюраторного двигателя грузового автомобиля: iV h = 6,0 л

Снижение р е при малых п определяется теми же факторами, что и снижение р i (т. е. и ), а при п > п мк max вызывается снижением и . Как правило, для карбюраторных двигателей п мк max =
=(0,55...0,70)п н а коэффициент приспособляемости К м =М к max /М кн лежит в пределах 1,10...1,30.

Увеличение N е с увеличением п продолжается до тех пор, пока рост частоты циклов, пропорциональный п , преобладает над снижением р е (см. рис. 16.11). Когда эти два фактора компенсируют друг друга, то достигается максимальная мощность двигателя N emax . Обычно п Nemax >п н .

При п > п Nemax происходит резкое снижение N е , что связано с соответствующим возрастанием р м и снижением . При р i =р м двигатель выходит на режим холостого хода при полностью открытой ДЗ, достигая максимальной частоты вращения (п р), которая на 30...50% превосходит номинальную. При этом существенного изменения состава смеси и, следовательно, процесса не происходит. Для двигателей легковых автомобилей кратковременный выход на этот режим опасности не представляет.

Для двигателей грузовых автомобилей, имеющих сравнительно большие возвратно-поступательно движущиеся массы и, следовательно, высокие значения сил инерции, нагружающих детали двигателя, максимальная частота вращения может оказаться опасной с точки зрения надежности. Поэтому такие двигатели снабжаются ограничителями частоты вращения, уменьшающими подачу топливовоздушной смеси при п > п н.

Температура ОГ по ВСХ увеличивается с увеличением п , что связано с уменьшением теплоотдачи в стенки цилиндра при сгорании и расширении вследствие уменьшения длительности цикла и повышения температуры некоторых деталей двигателя, а также из-за увеличения фазы догорания топлива.

Содержание токсичных веществ в ОГ по ВСХ определяется совместным влиянием , и условий смесеобразования и сгорания.

Частичные скоростные характеристики (рис. 16.13) снимают при постоянных промежуточных положениях ДЗ. Прикрытие ДЗ приводит к более резкому снижению с увеличением п , что вызывает соответствующее снижение р i . Последнее является причиной значительного снижения , прямо влияющего на величину р е . Чем сильнее прикрыта ДЗ, тем круче зависимости р е (п ), М к (п ), N е (n ). При этом их максимальные значения сдвигаются в область меньших частот вращения.

При незначительном прикрытии ДЗ, когда снижение невелико, возможно улучшение экономичности двигателя (уменьшение g emin ) при работе по частичной скоростной характеристике по сравнению с работой по ВСХ. Это связано с переходом работы системы питания на приготовление обедненных составов смеси.

При дальнейшем прикрытии ДЗ происходит увеличение g emin вследствие снижения , а при очень сильных прикрытиях ДЗ - и вследствие уменьшения .

Рис. 16.13. Внешняя и частичные скоростные характеристики карбюраторного двигателя V 8 (iV h =7,7 л):
------ =100%; - - - -- =70%; --- - ---- =50%;
…….. - =40%

Введение

В случае использования двигателя в качестве энергетической установки па автомобиле следует учитывать, что в зависимости от дорожных условий, скорости движения и нагрузки автомобиля необходимые для движения мощность двигателя и частота вращения колончатоговала меняются в широких пределах. Опыт эксплуатации автомобилей показывает, что большую часть времени двигатель работает с неполной нагрузкой при различной частоте вращения.

Поршневой двигатель может воспри­нимать нагрузку, начиная с опреде­ленного режима, характеризуемого минимальной устойчивой частотой вращения коленчатого вала пmin. Если органы управления впуском топливовоздушной смеси или впрыском топлива установлены на максимальную подачу, то, начиная с указан­ной частоты вращения, наибольшая развиваемая двигателем мощность будет характеризоваться кривой. Такое изменение мощности в зави­симости от частоты вращения называют внешней характеристикой двигателя.

Для выявления экономичности работы двигателя при различных нагрузках служат нагрузочные характеристики - графики зависимости удельного и часо­вого расходов топлива от мощности, развиваемой двигателем, при постоян­ной частоте вращения коленчатого вала.

1. Скоростные характеристики двигателя: определение, цель и условия получения, анализ, влияние типа двигателя.

2. Нагрузочные характеристики двигателей: определение, цель и условия получения, анализ, влияние типа двигателя.

3. Регулировочные характеристики: определение, цель и условия получения, анализ.

1. СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ: ОПРЕДЕЛЕНИЕ, ЦЕЛЬ И УСЛОВИЯ ПОЛУЧЕНИЯ, АНАЛИЗ, ВЛИЯНИЕ ТИПА ДВИГАТЕЛЯ.

Скоростные характеристики.

Скоростные характеристики двигате­ля - это графические зависимости ос­новных эффективных показателей его работы - мощности , крутящего мо­мента , часового и удельного расходов топлива и др. - от частоты вращения коленчатого вала при по­стоянном положении дроссельной за­слонки (или рейки топливного насоса) и установившемся тепловом состоянии.

Скоростные характеристики могут быть получены при различных, но по­стоянных для каждой характеристики положениях дроссельной заслонки или рейки топливного насоса. Скоростная характеристика, полученная при пол­ностью открытой дроссельной заслонке или полной подаче топлива (рейка топ­ливного насоса отведена до упора), на­зывается внешней скоростной характе­ристикой. По ней определяются наибольшие мощности, кото­рые можно получить от данного дви­гателя при различных частотах враще­ния коленчатого вала. Характеристики, полученные при неполностью открытой дроссельной заслонке (неполной подаче топлива), называются частичными.

На скоростной характеристике различают сле­дующие характерные частоты вращения коленчатого вала:

 - минимальная частота вращения, при которой возможна устойчивая работа двигателя при полном открытии дросселя;

 - частота вращения, соответствующая наибольшему крутящему моменту и наибольше­му среднему давлению;

 - частота вращения, соответствующая наибольшей мощности двигателя;

 - наибольшая возможная частота вра­щения коленчатого вала, устанавливаемая ограничителем или регулятором.

Поскольку дизели, как правило, ра­ботают при нагрузках, близких к мак­симальной, регулятор частоты враще­ния коленчатого вала настраивается так, чтобы наибольшая частота враще­ния не превышала той, которая соот­ветствует наибольшей возможной эф­фективной мощности по внешней ско­ростной характеристике .

Карбюраторные автомобильные дви­гатели в основном работают с неко­торой недогрузкой по мощности и, что­бы лучше использовать скоростные воз­можности двигателя, ограничитель максимальной частоты вращения настраи­вается так, чтобы она превышала при­мерно на 20 % частоту вращения ко­ленчатого вала, соответствующую наи­большей мощности двигателя по внешней скоростной характеристике . Практически автомо­бильный карбюраторный двигатель ра­ботает в интервале частот и . Именно в этом интервале производится переключение передач и имеет место минимальный удельный расход топлива.

Из приведенных скоростных характе­ристик видно, что кривая мощности имеет максимум. Мощность достигает максимума, когда влияние повышения частоты вращения коленчатого вала (частоты циклов) на увеличение мощ­ности полностью компенсируется умень­шением среднего эффективного давле­ния . С повышением частоты враще­ния коленчатого вала уменьшается за счет ухудшения процесса наполнения и возрастания механических потерь.

Максимальные крутящий момент и мощность двигателя имеют место при различных частотах вра­щения коленчатого вала. Отношение частоты вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте к частоте вращения при максималь­ной мощности обычно составляет 0,4-0,7 (большие значения - для ди­зелей). Уменьшение крутящего момента после достижения максимума при уве­личении частоты вращения существенно влияет на устойчивость скоростного ре­жима работы двигателя. Как видно при работе дви­гателя с максимальной мощностью раз­виваемый крутящий момент значитель­но меньше максимального. Следова­тельно, двигатель имеет потенциальный запас крутящего момента, равный раз­ности максимального момента двигате­ля и момента сопротивления на дан­ном скоростном режиме.

Рис. 35. Внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя.

Устойчивость скоростного режима работы двигателя за счет потенциального запаса крутящего момента оце­нивается с помощью коэффициента при­способляемости - отношения максимального крутящего момента к крутя­щему моменту при номинальном режи­ме: . В карбюраторных двигателях , а в дизе­лях - 1,05-1,15.

Рис. 36Внешняя скоростная характеристика дизеля.

Коэффициент приспособляемости ха­рактеризует способность двигателя пре­одолевать кратковременные перегрузки без переключения передач. Для этой же цели в ГОСТ 14846-69 введено по­нятие запаса крутящего момента (%), который подсчитывается по формуле .

Графики часового и удельного расходов топлива приводятся на скоро­стной характеристике для оценки эко­номичности двигателя при работе на различных скоростных режимах.

Часовой расход топлива при постоян­ном положении дросселя зависит глав­ным образом от частоты вращения коленчатого вала, а также от коэффи­циента наполнения. Поэтому по мере повышения частоты вращения часовой расход топлива растет сначала почти прямо пропорционально, затем начина­ет сказываться влияние коэффициента наполнения, и темп роста часового рас­хода снижается.

График эффективного удельного рас­хода топлива на скоростной характе­ристике имеет почти такой же вид, как и график индикаторного удельного рас­хода, анализ которого сделан ранее. Отличием графика эффективного удель­ного расхода от индикаторного являет­ся более крутой подъем его после точки минимума, что объясняется увеличе­нием механических потерь в двигателе.

2. НАГРУЗОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ: ОПРЕДЕЛЕНИЕ, ЦЕЛЬ И УСЛОВИЯ ПОЛУЧЕНИЯ, АНАЛИЗ, ВЛИЯНИЕ ТИПА ДВИГАТЕЛЯ.

Нагрузочные характеристики.

Для выявления экономичности работы двигателя при различных нагрузках служат нагрузочные характеристики - графики зависимости удельного и часо­вого расходов топлива от мощности, развиваемой двигателем, при постоян­ной частоте вращения коленчатого вала.

Нагрузочную характеристику карбю­раторного двигателя иногда называют дроссельной, поскольку изменение мощ­ности в нем достигается изменением положения дроссельной заслонки.

В связи с тем, что автомобильный двигатель работает в широком диапа­зоне частот вращения коленчатого ва­ла, для оценки его экономичности поль­зуются несколькими нагрузочными характеристиками, снятыми для различ­ных (но постоянных для каждой ха­рактеристики) частот вращения.

Как видно из нагрузочной характе­ристики карбюраторного двигателя, при работе на холостом ходу, когда эффективная мощность равна нулю, а часовой расход топли­ва - величина конечная, эффективный удельный расход топлива стремится к бесконечности. При полном открытии дросселя удельные расходы равны удельным расходам по внешней скоро­стной характеристике при тех же ча­стотах вращения. Увеличение удельных расходов топлива на прикрытых дроссе­лях происходит вследствие ухудшения условий протекания рабочего процесса (уменьшения , увеличения ), а так­же уменьшения механического к. п. д. (индикаторная мощность уменьшается, а мощность механических потерь при постоянной частоте вращения практи­чески неизменна).

Рис. 37. Нагрузочная характеристика карбюраторного двигателя.

Изменение часовых расходов про­исходит почти по линейному закону. Резкое изменение кривых расхода топ­лива при нагрузках, близких к мак­симальной, объясняется включением экономайзера и обогащением вслед­ствие этого смеси.

Рис.38. Нагрузочная характеристика дизеля.

В дизелях при увеличении нагрузки, а, следовательно, и часового расхода топлива удельный расход вначале уменьшается (участок 1-2) вследствие снижения относительной величины механических потерь, а затем повышается из-за уменьшения . Точка 3 соответствует сгоранию топлива на границе начала дымления. Дальнейшее увеличение нагрузки требует резкого возрастания расхода топлива, что ведет к уменьшению . При максимально воз­можной мощности значение близко к единице. Если и дальше увеличивать подачу в цилиндры топлива, условия его сгорания будут хуже и мощность двигателя понизится. При этом удель­ный расход топлива будет увеличи­ваться.

Практически часовой расход топлива в дизелях не должен превышать зна­чения, определяемого точкой 3, так как при более высоких расходах дизель перегревается и дымит, что недопу­стимо.

3.РЕГУЛИРОВОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: ОПРЕДЕЛЕНИЕ, ЦЕЛЬ И УСЛОВИЯ ПОЛУЧЕНИЯ, АНАЛИЗ.

Регулировочные характеристики

Графики, отображающие зависимость мощности и экономичности двигателя от коэффициента избытка воздуха (со­става смеси), угла опережения зажи­гания или впрыска, температуры масла и воды и других регулируемых факто­ров, характеризующих режим работы двигателя, называются регулировочны­ми характеристиками. Эти характери­стики служат для выявления наивы­годнейших условий работы двигателя в зависимости от указанных факторов и оценки степени совершенства его ре­гулировок.

Регулировочные характеристики обычно снимают раньше основных ха­рактеристик двигателя. Чаще других снимаются регулировочные характери­стики по расходу топлива (или по составу смеси), показывающие изменение мощности и удельного расхода топ­лива в зависимости от часового рас­хода топлива при постоянной частоте вращения коленчатого вала и оптималь­ном угле опережения зажигания (или впрыска).

Рис.39. Регулировочная характеристика карбюраторного двигателя по составу смеси.

На приведенной харак­теристике карбюраторного двигателя по расходу топлива видны две экстре­мальные точки: одна соответствует мак­симальной мощности, другая - минимальному удельному расходу топлива. Максимальная мощность достигается при определенном часовом расходе топ­лива, когда карбюратор отрегулирован на обогащенную смесь . При дальнейшем обогащении горючей смеси мощность уменьшается вследствие уменьшения скорости сгорания. Мини­мальный удельный расход топлива име­ет место при часовом расходе, соответствующем регулировке карбюратора на обедненную смесь . Еще большее обеднение смеси уменьшает скорость сгорания, работа двигателя становится неустойчивой и сопровож­дается падением мощности и ухудше­нием экономичности.

При эксплуатации карбюратор регулируют на такой состав смеси, чтобы расход топлива находился в интерва­ле значений, при которых имеют ме­сто и .

Рис. 40. Регулировочная характеристика карбюраторного двигателя по углу опережения зажигания.

Из приведенной харак­теристики карбюраторного двигателя по углу опережения зажигания видно, что с его увеличением до мощность двигателя повышается, а удельный рас­ход топлива уменьшается. Наивыгод­нейший угол опережения зажигания не остается постоянным и зависит от ре­жима работы двигателя, состава смеси и других факторов.

Контрольные вопросы:

1. Каковы условия получения скоростных характеристик?

2. Каковы характерные частоты вращения коленчатого вала на скоростной характеристике?

3. В чем цель получения скоростной характеристике?

4. Каковы условия получения нагрузочных характеристик?

5. В чем цель получения нагрузочных характеристик?

6. Какие характеристики называют регулировочными?

7. Каковы условия снятия регулировочных характеристик?

8. Каким образом на регулировочных характеристиках определяются , , ?

Лекция9