Понятие о характеристиках двигателя
Двигатели в составе транспортных средств, тракторов и дорож-
но-строительных машин работают в широком диапазоне постоян-
но меняющихся скоростных и нагрузочных режимов, которые
определяются изменением внешней нагрузки, возможностями
двигателя и характером управляющих воздействий на него.
Режим работы двигателя определяется сочетанием его нагруз-
ки, характеризуемой параметрами: средним эффективным давле-
нием ре, эффективным крутящим моментом Мк или эффективной
мощностью Ne, и частоты вращения коленчатого вала п.
Установившимся режимом называется режим, при котором па-
раметры, характеризующие этот режим, и тепловое состояние дви-
гателя не изменяются во времени. При оценке постоянства ука-
занных параметров не принимается во внимание циклический
характер работы двигателя (т. е. колебания параметров в течение
цикла), а также случайные их отклонения от цикла к циклу, вы-
званные неидентичностью последних.
Варьирование мощности двигателя Ne на каждом скоростном
режиме осуществляется изменением положения органа управле-г
ния двигателем — педали управления дроссельной заслонкой или
подачей топлива (для дизеля).
Для оценки эффективности функционирования двигателя на
разных режимах и при различных значениях регулировочных па-
раметров служат характеристики двигателя — зависимости основ-
ных показателей работы двигателя от режима работы или от пара-
метров, связанных с регулировкой его основных систем.
Скоростной характеристикой называется зависимость показа-
телей работы двигателя от частоты вращения коленчатого вала п
при неизменном положении органа управления двигателем (дрос-
сельной заслонки — для двигателя с искровым зажиганием, ры-
чага управления подачей топлива — для дизеля).
Скоростная характеристика, получаемая при полном откры-
тии дроссельной заслонки или предельном положении рычага уп-
равления, обеспечивающем достижение номинальной мощности
дизеля, называется внешней скоростной характеристикой. Она яв-
ляется паспортной для большинства двигателей транспортных ма-
шин и позволяет оценить предельные мощностные показатели и
определить экономичность двигателей при работе на полных на-
грузках. На графике внешней скоростной характеристики двига-
теля (рис. 1.6) рассмотрим области активных и пассивных режи-
мов его работы.
Выше оси абсцисс расположена область активных режимов ра-
боты двигателя, для которых характерна положительная работа
двигателя (Мк > 0).
Сверху область активных режимов двигателя ограничена мак-
симально возможными или максимально допустимыми значени-
ями крутящего момента МКУ которые двигатель может развивать
 |
на каждом скоростном режиме при предельном положении орга-
на управления
Максимальная нагрузка, которую двигатель может преодолеть
на каждом скоростном режиме, зависит от наполнения двигателя
воздухом, качества рабочего процесса и механических потерь.
В дизеле эта нагрузка ограничивается допустимой тепловой и ди-
намической напряженностью деталей, а также качеством рабоче-
го процесса, от которого зависит экономичность двигателя и дым-
ность отработавших газов.
Справа область активных режимов работы двигателя ограниче-
на ветвью снижения крутящего момента при частоте вращения
выше номинальной (двигатели с искровым зажиганием легковых
автомобилей) или регуляторной ветвью (дизели и двигатели с
искровым зажиганием грузовых автомобилей). Значение максималь-
ной частоты вращения лтах, соответствующее Ne - 0, называется
максимальной частотой вращения холостого хода пхт2х или часто-
той «раскрутки» регулятора (ограничителя). При этом номинальной
называется частота вращения пном, при которой определяется
объявленное заводом-изготовителем значение номинальной мощ-
ности NeH0M.
Слева область активных режимов ограничена минимально ус-
юйчивой частотой вращения при данной нагрузке. Наименьшая
частота вращения коленчатого вала лтш, определяемая при пол-
ностью открытой дроссельной заслонке или полной подаче топ-
лива, при которой двигатель работает устойчиво не менее 10 мин,
зависит от суммарного момента инерции вращающихся и возврат-
но-поступательно движущихся масс системы «двигатель—потре-
битель», качества рабочего процесса, определяющего стабильность
и воспроизводимость последовательных рабочих циклов Значение
пхтт устанавливается техническими условиями на двигатель.
Снизу область активных режимов ограничивается режимами
холостого хода, которым соответствуют точки, расположенные на
оси абсцисс. На этих режимах Ne = 0 — двигатель не производит
эффективной работы. Режимы охватывают диапазон частот вра-
щения от минимальной холостого хода пхтт до частоты раскрутки
регулятора пхтях.
Ниже оси абсцисс расположена область пассивных режимов ра-
боты двигателя, характерная для режимов принудительного холос-
того хода. Они возникают при торможении машины двигателем и
неумелых действиях водителя во время переключения передач. Дан-
ная область ограничена кривой крутящего момента Мк< 0, необ-
ходимого для проворачивания неработающего двигателя
Нагрузочной характеристикой называется зависимость показа-
телей двигателя от нагрузки на двигатель (ре> Мк или Ne) при
постоянной частоте вращения коленчатого вала. Она позволяет
определить предельную для данной частоты вращения мощность
двигателя, а также экономичность его работы при различных на-
грузках
На практике также используют регулировочные характеристики,
представляющие собой зависимости показателей работы двигателя
от регулируемого параметра (коэффициента избытка воздуха, угла
опережения зажигания, угла опережения впрыскивания топлива).
Эти характеристики используют для определения оптимальных па-
раметров работы систем подачи топлива и зажигания.
Экспериментально характеристики ДВС определяют на специ-
альных стендах, позволяющих во всем диапазоне режимов созда-
вать внешнюю нагрузку (имитировать потребителя) и поглощать
(использовать) производимую им механическую работу. Устрой-
ства, выполняющие эту функцию, называют тормозами Стенды
оборудуют средствами измерений основных показателей двигате-
ля и параметров его рабочих процессов Методы стендовых испы-
таний регламентированы государственными и международными
стандартами (ГОСТ, ISO, DIN, SAE и др.).