5. Скоростные характеристики двигателей.

5.1 Общие сведения

Для анализа работы автомобильных и тракторных двигателей используются различные характеристики: скоростные, нагрузочные, регулировочные и специальные. Обычно все харак­теристики получают экспериментальным путем при испытаниях двигателей.

П ри проектировании но­вого двигателя отдельные характеристики (например, скоростная и нагрузочная) могут быть построены рас­четным путем. В этом слу­чае ряд параметров опреде­ляют по эмпирическим за­висимостям, полученным на основании обработки боль­шого числа опытных дан­ных.

Скоростная характери­стика показывает измене­ние мощности, крутящего момента, расходов топлива и других параметров от ча­стоты вращения коленчато­го вала.

Рисунок 5.1 Скоростная характеристика двигателя с искровым зажиганием

5.2 Построение внешней скоростной характеристики

П ри построении внешних скоростных характеристик вновь про­ектируемых двигателей иногда используют результаты теплового расчета, проведенного для нескольких режимов работы двигателя с полной нагрузкой. Однако этот метод расчета скоростных харак­теристик дает надежные результаты только при наличии достаточ­но полных экспериментальных данных по целому ряду параметров работы двигателя на частичных скоростных режимах.

С достаточной степенью точности внешнюю скоростную ха­рактеристику можно построить по результатам теплового расчета, проведенного для одного режима работы двигателя — режима максимальной мощности, и использования эмпирических зависимо­стей.

П

Рисунок 5.2 Скоростная характеристика дизеля

остроение кривых скоростной характеристики ведется в ин­тервале: а) для бензиновых двигателей от n_min=600…1000 мин^-1 до n_max=(1,05…1,20)n_N; б) для дизелей от n_min=300…800 мин^-1 до n_N, где n_N - частота вращения коленчатого вала при номиналь­ной мощности.

Максимальная частота вращения коленчатого вала ограничива­ется: условиями качественного протекания рабочего процесса, тер­мическим напряжением деталей, допустимой величиной инерцион­ных усилий и т. д.; минимальная - определяется условиями устой­чивой работы двигателя.

Расчетные точки кривой эффективной мощности определяются по следующим эмпирическим зависимостям через каждые 500-1000 мин^-1:

• для бензиновых двигателей

• для дизелей с неразделенными камерами

• для дизелей с предкамерой

• для дизелей с вихревой камерой

где N_eN и n_N - номинальная эф­фективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала (мин^-1) при номинальной мощности; N_ex и п_х — эффективная мощ­ность (кВт) и частота вращения коленчатого вала (мин^-1) в ис­комой точке скоростной характеристики двигателя.

Точки кривой эффективного крутящего момента (Нм) опреде­ляют по формуле

Удельный эффективный расход топлива, г/(кВтч), в искомой точке скоростной характеристики:

• для бензиновых двигателей

• для дизелей

где g_eN – удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности, г/(кВт∙ч)

Часовой расход топлива, кг/ч

По скоростной характеристике определяют коэффициент приспособляемости K, представляющий собой отношение максимального момента M_emax к крутящему моменту M_eN, при номинальной мощности:

Этот коэффициент служит для оценки приспособляемости двигателя к изменению внешней нагрузки и характеризует способность двигателя преодолевать кратковременные перегрузки. Для бензиновых двигателей К=1,20-1,35; у дизелей кривая крутящего момента протекает более полого и значение коэффициента приспособляемости находится в пределах К=1,05-1,20.