3 Расчет и построение внешней скоростной характеристики

Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость основных параметров двигателя (эффективная мощность N_е, эффективный крутящий момент М_е, часовой расход топлива G_T, удельный эффективный расход топлива g_e, коэффициент наполнения η_v) от частоты вращения коленчатого вала двигателя при полностью выдвинутой рейке топливного насоса на максимальную подачу топлива. График крутящего момента и выходной мощности двигателя прототипа представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – График крутящего момента и выходной мощности двигателя автомобиля Dodge Ram II 5.9 TD MT

По внешней скоростной характеристике определяются максимальные мощностные параметры двигателя и минимальные удельные параметры. Также по внешней скоростной характеристике определяется коэффициент приспособляемости двигателя, равный отношению максимального эффективного момента М_еmax к моменту при максимальной мощности М_enom:

; (3.1)

;

Основные параметры двигателя в зависимости от угловой скорости вращения коленчатого вала определяются по эмпирическим формулам.

Текущее значение эффективной мощности N_еx, кВт, равно:

. (3.2)

Текущее значение эффективного крутящего момента М_еx, кНм, равно:

= . (3.3)

Текущее значение часового расхода топлива G_Tx, кг/ч, равно:

= . (3.4)

Текущее значение удельного эффективного расхода топлива g_ex, г/(кВтч), для дизельного двигателя с неразделенными камерами равно:

= . (3.5)

В качестве примера представим расчет по формулам (3.2) – (3.5) для значения угловой скорости вращения ω_x вращения коленчатого вала:

;

;

= ;

;

.

Для остальных значений ω_x расчеты выполнялись аналогично, результаты расчетов сведены в таблицу 3.1. Кроме того, по полученным данным построена внешняя скоростная характеристика проектируемого 6 цилиндрового дизельного двигателя (рисунок 3.1).

Таблица 3.1 – Результаты расчета основных параметров двигателя

№ п/п	Частота вращения по графику nе, мин-1	Коэффициент Кс	Угловая скорость вращения wе, рад/с	Значение крутящего момента, Mе, Нм	Эффективная мощность, Nе, кВт	удельный эффективный расход топлива gе, г/(кВтч)	Часовой расход топлива, Gт, кг/ч
1	2	3	4	5	6	7	8
1	1100	1,2	115,13	472,84	54,44	219,66	11,95
2	1400	1,2	146,53	496,47	72,75	205,77	14,97
3	1700	1,2	177,93	507,66	90,33	197,32	17,82
4	2000	1,2	209,33	506,41	106,01	194,32	20,59
5	2300	1,2	240,73	492,78	118,63	196,77	23,34
6	2600	1,2	272,13	466,68	127	204,68	25,99

Рисунок 3.1 – Внешняя скоростная характеристика дизельного двигателя внутреннего сгорания