53 Внешняя скоростная характеристика дизельного двигателя

Нагрузочная характеристика (НХ) представляет собой зависимость основных показателей двигателя от одного из параметров, характеризующих его нагрузку (N_e, М_к, р_е). Их определяют при постоянной частоте вращения.

Работа на режимах НХ наиболее характерна для двигателей, которые используются для привода электрических генераторов, насосов, компрессоров, тракторов. В частности, НХ имитирует работу двигателя на автомобиле при движении последнего с постоянной скоростью на одной из передач в условиях переменного дорожного сопротивления.

Основными показателями двигателя по НХ являются G_т и g_е. В зависимости от целей испытаний в качестве показателей также используются концентрации токсичных веществ в ОГ, показатели дымности ОГ (для дизелей), показатели наполнения двигателя ( , G_в,  ), коэффициент избытка воздуха, УОЗ для двигателей с искровым зажиганием или УОВ для дизелей, температура ОГ (t_r) и т. д.

При снятии НХ двигатель оборудуют штатными системами топливоподачи и зажигания.

Крайняя правая точка НХ (N_e max) соответствует максимальной нагрузке, которую двигатель может преодолеть при данной частоте вращения (двигатели с искровым зажиганием), или ее значению при положении регулирующего органа на упоре (дизели).

НХ могут быть построены и по результатам регулировочных испытаний. Такие НХ, как уже oтмечалось, называются характеристиками оптимального регулирования (ХОР).

Сравнение реальных НХ с нагрузочными ХОР позволяет оценить правильность выбора регулировок систем топливоподачи и зажигания двигателя. На НХ выделяют следующие характерные точки:

• минимальный удельный расход топлива g_e min и значение нагрузки, а также  , которые ему соответствуют;

• часовой расход топлива (G_т max) и а на режиме N_e max;

• часовой расход топлива и   на режиме холостого хода (G_т.хх).

Нагрузочная характеристика двигателя с искровым зажиганием

В двигателях с искровым зажиганием изменение мощности достигается в основном за счет изменения количества горючей смеси (изменением положения ДЗ), поступающей в цилиндры.

Состав смеси на режимах НХ теоретически должен оставаться экономическим ( = ) при каждом значении N_е. Исключение составляет режим полной нагрузки, когда возможности количественного регулирования будут исчерпаны и обеспечение N_е = N_emax возможно только при обогащении смеси до мощностного состава.

Совместное изменение наполнения цилиндров и обеспечиваемых штатными системами реальных значений   и   оказывает сложное воздействие на рабочий процесс и показатели двигателя (рис. 16.8). Характер изменения основных показателей двигателя определяется совместным влиянием изменения   и   (рис. 16.9). Величина   по НХ определяется составом смеси,   и значением УОЗ, а величина   практически зависит только от нагрузки двигателя.

Прикрытие ДЗ переводит работу системы топливоподачи на обеспечение близкого к экономичному состава смеси ( =1,1...1,2), что повышает  . Минимальный удельный эффективный расход топлива определяется максимальной величиной произведения   соответствует, как правило, значению N_е=(0,8...0,9)N_е max (см. рис. 16.8 и 16.9).

Однако прикрытие ДЗ приводит к ухудшению условий воспламенения и сгорания горючей смеси. В результате этого «необходимо несколько уменьшить, что особенно важно на режимах малых нагрузок и холостого хода, где для обеспечения хорошей экономичности необходимо обогатить смесь до  = 0,90...0,95 (см. рис. 16.8). По этой же причине необходимо увеличивать УОЗ, чтобы компенсировать увеличение длительности первой фазы сгорания.

Ухудшение условий сгорания и обогащение смеси по мере прикрытия ДЗ приводят к некоторому уменьшению   (рис. 16.9), что увеличивает g_e. Но более сильное влияние на зависимость g_е=f(N_e) оказывает изменение  . Мощность механических потерь незначительно изменяется с уменьшением N_е. Но вследствие уменьшения индикаторной мощности   быстро снижается, достигая нулевого значения на режиме холостого хода (рис. 16.9). Это приводит к интенсивному увеличению g_е с уменьшением нагрузки, так как все большая часть теплоты расходуется не на полезную работу, а на преодоление механических потерь. Это указывает на нецелесообразность использования двигателя на режимах очень малых нагрузок.

Содержание токсичных компонентов ОГ по НХ определяется совместным влиянием  ,   и УОЗ.