§ 3.5. Регуляторні характеристики

Рис. 13. Швидкісна характеристика при використанні однорежимного регулятора (N_с — потужність споживача)

Умови роботи двигуна можуть характеризуватися необхідністю збереження частоти обертання вала при змінному навантаженні (робота на генератор електричної енергії, на тракторах, комбайнах і т.д.).

Регулятор має призначення підтримувати сталість заданого швидкісного режиму роботи двигуна при всіх можливих навантаженнях.

Зміна показників роботи, що викликана дією регулятора під впливом змінного навантаження на двигун, називається регуляторною характеристикою.

Очевидно, що машини можуть працювати оптимально при певних визначених швидкостях. З іншого боку, навантаження також залежить від ряду причин. Звідси вимога: регулятор повинен забезпечити в необхідних випадках збереження незмінним швидкісного режиму незалежно від навантаження.

Залежно від числа фіксованих швидкісних режимів, які можливо здійснити у двигуні застосуванням конкретного регулятора, їх (регулятори) можна підрозділити на однорежимні (граничні), дворежимні й багаторежимні.

Однорежимний регулятор, див. рис. 13, забезпечує при зміні навантаження в широкому діапазоні сталу роботу двигуна при практично постійній частоті обертання вала, обмежує максимальну частоту обертання вала двигуна при відсутності навантаження.

Недолік таких регуляторів у тому, що вони забезпечують реалізацію тільки одного швидкісного режиму.

Дворежимний регулятор реалізує функції однорежимного регулятора й, крім того, забезпечує сталу роботу двигуна при мінімальній частоті обертання вала зі зміною навантаження в певному діапазоні, див. рис. 14.

Обидва швидкісних режими задаються оператором. На рис. 14 позначені: n_min — мінімальна робоча частота обертання — найменша частота обертання вала при сталій роботі двигуна за ЗШХ протягом не менш 10 хвилин; n_хх — мінімальна частота обертання — найменша частота обертання вала при роботі двигуна вхолосту, коли важіль керування подачею палива встановлений на «найменший швидкісний режим» (ГОСТ 491-55).

Рис.14. Швидкісні зовнішня й часткові характеристики при використанні дворежимного регулятора (Nс — потужність споживача)	Рис. 15. Швидкісна характеристика при використанні всережимного регулятора

Всережимний регулятор забезпечує виконання вимог для одно- і дворежимного регуляторів й, крім того:

• забезпечує реалізацію будь-якого заданого швидкісного режиму при зміні навантаження в широкому діапазоні, що дає можливість експлуатувати трактор, комбайн або іншу робочу машину на оптимальних швидкостях;

• дозволяє при недовантаженні двигуна переходити на більш вигідну знижену частоту обертання, зберігаючи незмінним швидкісний режим роботи машинного агрегату (за рахунок маніпулювання перемиканням передач), що поєднано зі зменшенням питомої ефективної витрати палива й зі збільшенням терміну служби двигуна — рис. 15.

§ 3.6. Навантажувально-швидкісні характеристики

Рис. 16. Навантажувально-швидкісна характеристика ДВЗ Рис.17. Навантажувально-швидкісна характеристика ДВЗ з примусовим запалюванням

Навантажувально-швидкісна характеристика поєднує (синтезує) швидкісні й навантажувальні характеристики — див. рис. 16. Як правило, такі характеристики будуються на підставі результатів обробки серії навантажувальних характеристик, що відповідають різним частотам обертання.

Виходячи із чисельного значення потужності й частоти обертання вала двигуна, за цією характеристикою можна визначити величину середнього ефективного тиску. ЯкщоN_e = idem (те саме), то величини p_e розташовуються на гіперболі. Сітка ізоліній потужностей наноситься (будується) на підставі обробки сімейства навантажувальних характеристик.

Поняття навантажувально-швидкісної характеристики було вперше запропоновано професором A.Jante.

Така характеристика дає відомості про основні показники роботи двигуна для будь-якого можливого швидкісного й навантажувального режиму. Як видно з рис. 17, за двома будь-якими величинами визначаються інші дві важливі величини, що характеризують роботу двигуна. Особливо зручно користуватися навантажувально-швидкісними характеристиками для аналізу транспортних і тягових двигунів (автомобільні, тракторні, тепловозні й т.д.).

Якщо на навантажувально-швидкісній характеристиці двигуна із зовнішнім сумішоутворенням, наприклад, карбюраторного, нанесені ізолінії коефіцієнта надлишку повітря (див. рис. 17), то за допомогою такої характеристики можна оцінити роботу систем сумішоутворення й, зокрема, карбюратора.

Крім розглянутих характеристик, при аналізі роботи двигуна використовують і інші (характеристики холостого ходу, пускові і т.п.).

Способи розрахунку характеристик двигунів є наближеними, тому дійсні характеристики одержують при випробуванні двигунів на спеціальних стендах. Результати випробувань приводять до одних і тих же атмосферних умов за формулами відповідно до діючих ГОСТів.