2553
.pdf
Рис. 56. Скоростная характеристика внутренних потерь
10.5. Характеристика холостого хода
Представляет собой зависимость часового расхода топлива и других показателей работы двигателя от частоты вращения коленчатого вала. В двигателях легкого топлива за начальную точку принимают прикрытый до упора дроссель, а в дизеле – минимальноустойчивые обороты двигателя (рис. 57). Характеристику снимают при работе двигателя без нагрузки. Перед снятием характеристики двигатель необходимо прогреть. Для установления пригодности двигателя к эксплуатации необходимо иметь сведения о содержании токсических веществ в отработавших газах.
При плавном изменении кривой расхода топлива обеспечивается хороший переход двигателя на нагрузочный режим. При наличии резких изгибов наблюдается плохая приемистость двигателя.
В качестве оценочного параметра принят условный удельный расход топлива на холостом ходу:
q |
GTxx.min |
, кг/л, |
|
e усл. |
|
i V |
|
|
|
h |
|
Этот параметр позволяет определить степень совершенства различных двигателей по величине механических потерь.
130
Рис. 57. Характеристика холостого хода
Снятие характеристики выполняют при правильно отрегулированной системе холостого хода. Снятие начинают с минимальных оборотов и изменяют путем вращения винта упора дроссельной заслонки вначале через 100 об/мин, при достижении 1000 об/мин интервал увеличивают до 400 об/мин. Максимальные обороты следует считать 75 % от nN . При этом будут получены все нижние граничные точки нагрузочных характеристик.
10.6 Регулировочные характеристики
Процесс сгорания в значительной степени зависит от состава смеси, вследствие этого регулировочная характеристика по составу смеси является одной из важнейших.
Регулировочная характеристика по составу смеси снимается с целью:
а) определения влияния состава смеси на основные показатели работы двигателя; б) подбора регулировки или проверки существующей регулировки
топливной аппаратуры.
10.7 Регулировочная характеристика по составу рабочей смеси карбюраторного двигателя
Представляет собой зависимость эффективной мощности или среднего эффективного давления и удельного расхода топлива от ко-
131
эффициента избытка воздуха или от часового расхода топлива. Характеристика снимается при n=const, при наивыгоднейшем угле опережения зажигания, при неизменном положении дроссельной заслонки и для прогретого двигателя. Состав рабочей смеси меняют изменением проходного сечения главного жиклера (рис. 58).
Рис. 58. Регулировочная характеристика по составу рабочей смеси карбюраторного двигателя
При регулировке карбюратора на максимальную мощность последняя возрастает на 7–12 % против мощности при минимальном удельном расходе топлива (qemin), удельный расход топлива возрастает на 12–22 % против минимального удельного расхода топлива.
Увеличение мощности при обогащенной смеси объясняется следующими причинами:
1.Скорость распространения фронта пламени будет иметь максимальное значение при =0,8–0,9, что способствует увеличению мощности.
2.При сгорании смеси с некоторым недостатком воздуха имеет место увеличение числа молей продуктов сгорания за счет неполноты сгорания.
3.При обогащении смеси имеет место увеличение коэффициента наполнения за счет большого испарения топлива в единице объема и за счет меньшего подогрева свежего заряда.
132
При обеднении смеси ( 1) коэффициент использования теплоты увеличивается, средняя температура цикла уменьшается, количество двухатомных газов в продуктах сгорания увеличивается, что снижает потери теплоты с отработавшими газами. Все это приводит к улучшению экономичности двигателя.
Совершенно очевидно, что в условиях эксплуатации при частичных нагрузках желательно иметь состав смеси, близкий к экономическому. При этом удельный расход топлива изменяется незначительно, зато мощность ощутимо возрастает, что во многом, улучшает приемистость двигателя.
На максимальных нагрузках желательно иметь состав смеси, близкий к мощностному, при этом мощность двигателя остается практически постоянной, а экономичность двигателя значительно улучшится.
10.8. Регулировочная характеристика по составу смеси дизельного двигателя
У дизельных двигателей количество подаваемого топлива зависит от конструкции топливного насоса и, как правило, значительно превышает потребную подачу. Для установки максимальной подачи топлива снимают регулировочную характеристику по составу смеси (рис. 59). Максимальная подача топлива устанавливается ограничителем подачи топлива.
Снятие характеристики осуществляется при наивыгоднейшем для данного скоростного режима угла опережения впрыска. Скоростной режим при снятии характеристики остается постоянным, двигатель полностью прогревается. Для удобства анализа кривых наносят коэффициент избытка воздуха и кривую дымности.
Режим А–А соответствует минимальному расходу топлива, режим С–С соответствует пределу дымления, режим В–В соответствует максимальной мощности. При работе двигателя с подачей топлива выше режима С–С сгорание топлива резко ухудшается, что способствует резкому увеличению дымности. При этом значительно возрастают температурный режим и жесткость работы двигателя. Усиливается нагарообразование, закоксовывание форсунок и поршневых колец, увеличиваются потери на трение и износ двигателя.
133
Рис. 59. Регулировочная характеристика по составу смеси дизельного двигателя
Ориентировочно максимальную подачу топлива можно определить путем проведения касательной из начала координат к кривой удельного расхода топлива. Найденное таким образом среднее эффективное давление является максимальным. По ГОСТу оно должно составить 0,9Pmax.
10.9. Регулировочная характеристика по углу опережения зажигания карбюраторного двигателя
Представляет собой зависимость мощности, часового и удельного расхода топлива от угла опережения зажигания. Характеристика снимается при постоянном положении дросселя и постоянном скоростном режиме (рис. 60).
Серия снятых характеристик для различных режимов позволяет определить характеристику центробежного регулятора, а серия характеристик, снятых для различных положений дроссельной заслонки, позволяет определить характеристику вакуумного регулятора.
134
Рис. 60. Регулировочная характеристика по углу опережения зажигания карбюраторного двигателя
При чрезмерно большом угле опережения зажигания возможно появление детонации. Кроме того, увеличивается отрицательная работа на линии сжатия, что приводит к ухудшению показателей работы двигателя. С увеличением скоростного режима двигателя оптимальный угол опережения зажигания увеличивается в основном за счет первой фазы горения.
Изменение нагрузки от полной до холостого хода приводит к увеличению угла опережения зажигания. Это объясняется уменьшением свежего заряда, увеличением коэффициента остаточных газов, понижением действительной степени сжатия, что приводит к уменьшению скорости сгорания. В таком случае угол опережения зажигания корректирует вакуумный регулятор опережения зажигания. Часовой расход топлива постоянная величина, поэтому максимальная мощность соответствует минимальному расходу топлива.
10.10 Регулировочная характеристика по углу опережения впрыска дизельного двигателя
Представляет собой зависимость мощности, часового и удельного расхода топлива от угла опережения впрыска топлива (рис. 61). Изменение угла опережения впрыска от оптимального в сторону уве-
135
личения приводит к снижению показателей работы двигателя и к увеличению жесткости работы двигателя. С увеличением топливо попадает в камеру сгорания при меньшем значении давления и температуры воздуха в цилиндре двигателя. Это вызывает увеличение периода задержки воспламенения и ведет к увеличению жесткости работы двигателя. Часть топлива при раннем впрыске достигает стенок камеры сгорания и оседает на них в виде нагара. При этом заметно увеличивается работа сжатия, что приводит к падению мощности двигателя.
Рис. 61. Регулировочная характеристика по углу опережения впрыска дизельного двигателя
Изменение угла опережения впрыска в сторону уменьшения от оптимального переносит процесс сгорания на линию расширения, при этом падает давление Pz и температура Tz, увеличивается температура отработавших газов. Все это увеличивает тепловые потери с отработавшими газами и с охлаждающей жидкостью.
Оптимальный угол опережения впрыска с уменьшением нагрузки становится меньше. Это объясняется тем, что с уменьшением подачи топлива температура стенок камеры сгорания значительно снижается, снижается и температура отработавших газов, что приводит к снижению Рc и Тc. В данном случае лучше впрыскивать топливо позже, то есть при больших значениях Рc и Тc. Кроме того, необходимо помнить, что при меньшей подаче топлива продолжительность впрыска уменьшается.
136
10.11. Нагрузочные характеристики
Автомобильные двигатели в условиях эксплуатации большую часть времени работают на частичных нагрузках. Для оценки экономических показателей на неполных нагрузках нужно иметь соответствующие характеристики, снятые на различных скоростных и нагрузочных режимах. Такие характеристики называют нагрузочными.
Нагрузочные характеристики позволяют судить о стабильности удельного расхода топлива в определенных интервалах изменения нагрузки, о правильности регулировки системы питания, позволяют определить допустимую подачу топлива на цикл, найти наивыгоднейший режим работы двигателя.
10.12. Нагрузочная характеристика карбюраторного двигателя
Двигатель работает по нагрузочной характеристике, когда автомобиль движется с постоянной скоростью по дороге различного качества. Для улучшения общей экономичности двигателя необходимо, чтобы карбюратор приготавливал смесь, близкую к экономической на частичных нагрузках, и смесь, близкую к мощностной на полных нагрузках.
Зависимость часового и удельного расхода топлива от нагрузки называют нагрузочными характеристиками. Кроме того, при необходимости наносят и другие параметры. Нагрузка может откладываться в кВт, в процентах, а также могут быть указаны эффективное давление и крутящий момент (рис. 62).
За полную нагрузку принимают мощность двигателя, развиваемую при 100% – ном открытии дросселя, а за минимальную нагрузку − работу двигателя на холостом ходу. По мере открытия дроссельной заслонки изменение часового расхода топлива происходит почти по прямой.
Момент вступления в работу экономайзера характеризуется ступенькой, показывающей, насколько увеличивается часовой расход топлива.
137
Рис. 62. Нагрузочные характеристики карбюраторного двигателя
∆p – разрежение за дроссельной заслонкой.
В действительных характеристиках иногда участок момента вступления в работу экономайзера отсутствует, так как экономайзер вступает в работу только при полном открытии дросселя.
По мере прикрытия дросселя аэродинамическое сопротивление растет, процент остаточных газов увеличивается, рабочий процесс протекает менее эффективно, поэтому экономичность двигателя ухудшается. При полной нагрузке удельный расход топлива равен удельному расходу по внешней характеристике и на холостом ходу равен бесконечности. Наилучшая экономичность должна быть при полном открытии дросселя, однако здесь вступает в работу экономайзер и экономичность несколько ухудшается.
Для получения более полной картины по экономичности снимают несколько характеристик обычно для наиболее экономичных режимов и при оборотах, соответствующих максимальному крутящему моменту (рис. 63). График часовых расходов топлива располагается тем выше, чем больше частота вращения вала. Это объясняется тем, что при больших оборотах требуется прикрывать дроссельную заслонку и, кроме того, с увеличением скоростного режима увеличиваются механические потери.
138
Рис. 63. Нагрузочные характеристики карбюраторного двигателя
Серия нагрузочных характеристик позволяет определить наиболее экономичные режимы работы двигателя. Различают следующие характерные точки:
а) точка, соответствующая часовому расходу топлива на холостом ходу;
б) точка, соответствующая часовому расходу топлива при полной нагрузке;
в) точка, соответствующая часовому расходу топлива при минимальном удельном расходе топлива.
10.13. Нагрузочная характеристика дизельного двигателя
Рис. 64. Нагрузочная характеристика дизельного двигателя
139