Загальні вимоги до регуляторів частоти обертання

Дизельний двигун не може працювати без регулятора частоти обертання колінчастого вала, тому що насоси золотникового типу, які застосовуються, збільшують циклову подачу зі збільшенням частоти обертання кулачкового вала при закріпленій рейці насоса. При цьому погіршується наповнення двигуна свіжим зарядом, порушується робочий процес і виникає небезпека його розносу.

Відомо також, що тракторні дизелі працюють при безперервній зміні навантажень, які мають випадковий характер. Це потребує встановлення систем автоматичного регулювання кутової швидкості вала, що забезпечує рівновагу між випадковою функцією момента сил опору М_с і крутним моментом двигуна М_кр, отже, рівняння матиме вигляд:

М_кр – М_с = 0.

При неузгодженості даного співвідношення частота обертання вала змінюватиметься.

З теорії двигунів внутрішнього згоряння відомо, що:

,

де V_h – робочий об’єм циліндра двигуна;

 – коефіцієнт тактності;

p_е – середній ефективний тиск.

Для конкретного двигуна , тоді можна записати .

Звідси виходить, що для зміни М_кр відповідно до зміни М_с необхідно подіяти на величину _Рe.

Середній ефективний тиск є функцією від таких параметрів:

,

де К₂ – постійна величина, що залежить від параметрів навколишнього середовища і теплоздатності палива;

 – коефіцієнт наповнення;

 – індикаторний ККД двигуна;

 – механічний ККД двигуна;

 – коефіцієнт надлишку повітря;

 – циклова подача палива.

Аналізуючи наведену вище функціональну залежність, можна зробити висновок, що впливати на зміну величини р_e зменшенням параметрів , або збільшенням механічних втрат невигідно. Залишається один параметр , діючи на який можна досягти потрібного значення р_e або М_кр.

Даний принцип узгодження крутного моменту двигуна з моментом опору закладений у конструкції всережимних регуляторів тракторних дизельних двигунів.

Регулятори, крім функції всережимного регулювання, коректують подачу палива при перевантаженнях двигуна і мають пусковий пристрій для збагачення дизеля паливом при пуску. Такі регулятори повинні забезпечувати автоматичну подачу палива на всіх швидкісних режимах у діапазоні частот обертання колінчастого вала, що становлять 35 – 105 % від номінальної. При частоті обертання колінчастого вала вище частоти, що відповідає початку дії регулятора n_pег, подачу палива необхідно зменшити. Допустима різниця між частотою обертання вала на номінальному режимі n_н і частотою початку дії регулятора n_pег. не може перевищувати 20 – 30 обертів колінчастого вала за хвилину.

Циклова подача палива при максимальній частоті обертання холостого ходу двигуна має становити приблизно 25 – 30 % від номінальної. Різниця між максимальною частотою обертання холостого ходу і номінальною не повинна перевищувати 100 – 120 обертів колінчастого вала за хвилину. За цією різницею оцінюють середній ступінь нерівномірності регулятора , %:

.

Ступінь нерівномірності істотно впливає на економічність роботи двигуна. Робота із збільшенням ступеня нерівномірності призводить до значних коливань частоти обертання вала двигуна, а також до коливань поступальної швидкості трактора або машинно-тракторного агрегату в цілому.

Ступінь нерівномірності регулювання при налагодженні на номінальну частоту обертання повинна знаходитись у межах 4 – 8 %. Її величина залежить від особливостей роботи двигуна.

Повному виключенню подачі палива відповідає частота обертання, що перевищує номінальну частоту колінчастого вала на 200 – 300 об/хв. При частоті обертання колінчастого вала, що відповідає закінченню роботи коректора, яка становить 65 – 75 % від номінальної, циклова подача палива має перевищувати номінальну на 15 – 20 %. При пусковій частоті обертання (160 – 200 об/хв) циклова подача палива повинна бути на 50 – 100 % більшою від номінальної.