4.10.3. Регулювальні характеристики

Регулювальними характеристиками називають залежності енер­гетичних, економічних та інших показників роботи двигунів від того чи іншого параметра, оптимальне значення якого потрібно визначити. Найбільш часто визначають регулювальні характеристики за кутом випередження запалювання, впорскування палива і за складом суміші, хоча можливі й інші характеристики.

Регулювальна характеристика за кутом випередження запа­лювання бензинових та газових двигунів. Кутом випередження за­палювання ϴ₃ (град, п.к.в.) називають кут повороту колінчастого вала між моментом проскакування іскри і в.м.т. Тобто цей кут характеризує момент подачі іскри для запалювання суміші відносно положення порш­ня при його русі у процесі стиснення.

Для визначення оптимального значення кута випередження запа­лювання знімають регулювальну характеристику, при отриманні якої додержуються умов, щоб на показники двигуна впливав лише кут випе­редження запалювання. Для цього характеристику визначають при постійних частоті обертання і положенні дросельних заслінок. За цих умов витрата палива за одну годину залишається незмінною. Ви­значають характеристику шляхом зміни кута випередження запалювання і, відпо­відно, зовнішнього навантаження для підтримки постійної частоти обертання. Графічно така характеристика зображу­ється як залежність потужності двигуна, витрати палива за одну годину та пито­мої витрати палива від кута випереджен­ня запалювання (рис. 4.62).

На цій харак­теристиці можуть бути зображені залеж­ності і інших показників двигуна від кута ϴ₃, які цікавлять дослідника. Оскільки

витрата палива за одну годину при визначенні цієї характеристики за­лишається постійною, то питома витрата палива є величиною, оберне­ною до потужності двигуна. Значення кута, при якому має місце макси­мальна потужність і мінімальна питома витрата палива, є оптимальним ϴ_3опт для даного режиму роботи двигуна.

Визначають регулювальні характеристики при різних швидкісних та навантажувальних режимах. За серією цих характеристик будують су­марні характеристики ϴ_3опт = f(N_e), ϴ_3опт = f(n) (рис. 4.20, 4.21), за якими можна перевіряти правильність роботи регуляторів, що забезпе­чують зміну кута випередження запалювання при роботі двигуна, або визначити їх параметри на стадії розробки.

Регулювальна характеристика за кутом випередження впорс­кування палива в дизелях. Кутом випередження впорскування палива дизеля називають кут між моментом початку впорскування дизельного палива форсункою у циліндр і в.м.т., вимірюваний у градусах п.к.в.

Як і у попередній характеристиці, визначається потужність і витрата палива при різних взаємних положеннях колінчастого вала і кулачкового вала паливного насоса високого тиску. Зміна взаємного положення здійснюється за допомогою спеціального пристрою, що встановлюється у паливному насосі. Характеристики визначаються за різних постійнихчастот обертання і подач палива паливним насосом високого тиску, а за всією серією будується характеристика ϴ_ВПРотп = f(п) або ϴ_ВПРотп = f(m_к) Підвищення частоти обертання призводить до необхідності збільшення оптимального кута випереджен­ня впорскування. Цю функцію у дизелях виконують муфти випереджен­ня впорскування, роботу яких і контролюють або настроюють за цими характеристиками.

У міру зростання N_e або М_к ϴ_ВПРотп збільшується. В деяких двигунах це досягається застосуванням спеціальних коректорів.

Регулювальна характеристика за складом суміші бензинових та газових двигунів. Вже сама назва характеристики говорить про те, що незалежним параметром при її визначенні є склад суміші, який ха­рактеризується коефіцієнтом надміру повітря а. Графічні залежності енергетичних показників ї паливної економічності двигуна від а і нази­вають регулювальною характеристикою за складом суміші. Щоб виклю­чити вплив інших факторів, крім а, цю характеристику визначають при постійних частоті обертання та положенні дросельних заслінок. У цьому разі витрата повітря G_пов залишається постійною, а коефіцієнт надміру повітря а є величиною, оберненою витраті палива за одну годину G_пал.

Тому часто регулювальні характеристики за складом суміші будують у вигляді залежності енергетичних та економічних показників від витрати палива за одну годину. Зміна витрати палива може здійснюватися зміною перерізу паливного жиклера головної дозуючої системи або зміною тиску в поплавцевій камері карбюратора.

Регулювальні характеристики двигуна 449,2/9,2 (ЗМЗ-24), визначені при частковому відкритті дросельних заслінок і частоті обертання 2000 хв"¹, побудовані у залежності від а і G_пал, показані на рис. 4.63 і 4.64 відповідно.

Аналіз зміни показників двигуна почнемо з роботи двигуна на дуже багатій паливоповітряній суміші (а ~ 0,8). У цьому випадку внаслідок недостатньої кількості повітря погіршується процес згоряння, зни­жується η_і і відношення η_і / a, яке входить у вираз індикаторного крутного моменту (див. 4.108), що приводить до низьких значень N_e і висо­ких g_e. Це відповідає точкам 1 на показаних характеристиках. У міру збіднення паливоповітряної суміші процес згоряння, зокрема швидкість горіння, поліпшується, що приводить до підвищення η_і, а відповідно, до зниження g_e, а також внаслідок росту відношення η_і / a підвищується потужність двигуна. Така тенденція має місце до a = 0,85÷0,95 (точки 2), при якому швидкість горіння суміші досягає максимального значення, при цьому відношення η_і / a стає також максимальним, що і забезпечує отримання максимальної потужності двигуна. Проте у зв'язку із нестачею повітря має місце неповне згоряння і, таким чином, втрата палива. Тому при таких значеннях а питома витрата палива g_e ще має тенденцію до зниження при збідненні суміші. Найменшого зна­чення питома витрата палива досягає при дещо збідненій суміші (а = 1,05...1,1) (точки 3), при якій має місце повне згоряння палива і мак­симальне значення η_і. При подальшому збідненні суміші внаслідок погіршення згоряння η_і зменшується, відношення η_і / a також зни­жується, що приводить до збільшення питомої витрати палива і по­дальшого зниження потужності двигуна.

Визначений за регулювальною характеристикою склад суміші, що забезпечує максимальну потужність двигуна, призводить до значного збільшення питомої витрати палива. Тому на практиці при визначенні характеристики при повністю відкритих дросельних заслінках оптималь­ним вважається регулювання, коли потужність нижча на 1...2%, зате пи­тома витрата палива також знижується, але на значно більше відносне значення порівняно з потужністю. За регулювальною характеристикою, де по осі абсцис відкладається G_пал, оптимальне регулювання при­близно визначають таким чином. Проводять до кривої потужності дві дотичні, одну з початку координат, другу - горизонтальну. Точка дотику першої дотичної 3 (рис. 4.64) відповідає економічному регулюванню, точка дотику горизонтальної дотичної 2 - регулюванню на максимальну потужність. Точка (4) перетину двох дотичних і відповідає приблизно оптимальному регулюванню двигуна, якщо характеристика визначалася при повному відкритті дросельних заслінок.

Якщо ж регулювальна характеристика визначалася при частковому відкритті дросельних заслінок, то у цьому випадку метою є найменша питома витрата палива. На такий склад суміші (точка 3) і потрібно регулювати карбюратор чи систему впорскування при частковому навантаженні.