Приведите график регулировочной характеристики двигателя по углу опережения впрыска топлива. Проведите анализ кривых, необходимый для оценки энергетических и экономических показателей двигателя.

Регулировочная характеристика по углу опережения зажигания представляет собой зависимость основных показателей двигателя от угла опережения зажигания jо.з при постоянной частоте вращения коленчатого вала и постоянном положении дроссельной заслонки (jдр = const), что предопределяет постоянство наполнения двигателя и состава смеси.

Максимум Ne и минимум ge для рассматриваемого режима работы двигателя достигаются при одном и том же значении угла опережения зажигания, который называется оптимальным (jо.з.опт). При постоянстве часового расхода топлива Gт это следует из зависимости ge = (Gт/Ne)×103.

Угол опережения зажигания определяет момент подвода теплоты, выделяющейся при сгорании, относительно ВМТ. Слишком ранний и слишком поздний подвод теплоты не обеспечивает ее полное использование.

При раннем зажигании (jо.з > jо.з.опт) теплота начинает активно выделяться до ВМТ. Поэтому повышаются pz и Tz цикла, что приводит к росту утечек рабочего тела через кольца, повышению потери теплоты в стенки и, следовательно, к уменьшению индикаторной работы, увеличивается склонность двигателя к детонации, возрастает концентрация NOx. Температура отработавших газов Тг при этом снижается.

При позднем зажигании (jо.з. < jо.з.опт) значительная часть теплоты выделяется после ВМТ. Это приводит к росту температуры рабочего тела в процессе расширения и к повышению потерь теплоты с отработавшими газами.

Угол опережения зажигания существенно влияет на токсичность, мощность и экономичность двигателя. Угол jо.з.опт зависит от режима работы двигателя.

При повышении частоты вращения коленчатого вала двигателя подрастает длительность первой фазы сгорания, выраженной в градусах ПКВ. Поэтому для сохранения оптимального положения второй фазы сгорания относительно ВМТ угол опережения зажигания следует увеличивать.

Уменьшение нагрузки прикрытием дроссельной заслонки ухудшает условия воспламенения смеси в связи со снижением давления в цилиндре в конце сжатия, повышением доли отработавших газов в рабочей смеси, уменьшением турбулизации заряда и снижением энергии искрового разряда. Вследствие этого также возрастает длительность начальной фазы сгорания, что требует увеличения угла опережения зажигания.

Угол опережения зажигания иногда специально делают меньше jо.з.опт Для снижения NOx или для подавления детонации.

Отклонение УОЗ от оптимального в действительном цикле эквивалентно изменению момента подвода теплоты относительно ВМТ в термодинамическом цикле. Теплота, выделившаяся при сгорании в конце такта сжатия и в начале такта расширения после прохождения поршнем ВМТ, не может быть использована с той же полнотой, как теплота, сообщенная в ВМТ, из-за уменьшения степени расширения.

При раннем зажигании из-за повышения pz и Tz в цикле возрастают потери теплоты в стенки, а также потери от утечек рабочего тела. Это уменьшает количество теплоты, израсходованной на изменение внутренней энергии и на совершение полезной работы. Линия расширения в этом случае располагается ниже линии расширения при оптимальном зажигании, что приводит к снижению температуры ОГ (рис. 16.6). Вследствие повышения температуры поверхности камеры сгорания и последних порций несгоревшей смеси при раннем зажигании увеличивается склонность двигателя к детонации.