книги из ГПНТБ / Багиров Д.Д. Двигатели внутреннего сгорания строительных и дорожных машин

циального бака (рис. 64). Расход бензина через такой карбюратор зависит лишь от разрежения воздуха во впускном патрубке, т. е. частоты вращения коленчатого вала дизеля.

Карбюратор необходимо оборудовать устройством для началь­ ного регулирования расхода бензина вручную. Кроме того, если

шается топливная экономичность.

Начальное регулирование расхода бензина на максимальную мощность дизеля, установленного на машине, осуществляется сле­ дующим образом. Дизель выводят на режим максимальной частоты вращения холостого хода, после чего постепенно, вручную увели­ чивают подачу бензина в карбюратор, до тех пор, пока не появятся характерные детонационные стуки и значительное дымление на выпуске. После этого следует немного уменьшить подачу бензина и зафиксировать регулировочное устройство в данном положении.

Если дизель установлен на тормозном стенде, то эффективнее проводить его регулировку аналогичным способом, но при работе на режиме номинальной нагрузки. На стенде можно отрегулиро­ вать подачу бензина для получения наибольшей топливной эко­ номичности. Для этого после регулировки на максимальную мощность необходимо оставить неизменным расход бензина и, постепенно уменьшая подачу дизельного топлива, снять серию скоростных характеристик дизеля. Характеристика с минималь­ ным удельным расходом топлива на номинальном режиме будет соответствовать желаемой регулировке дизеля. При этом мощ­ ность дизеля снизится, но уменьшится и удельный расход топлива по сравнению с расходом при регулировке дизеля на максималь­ ную мощность.

При обогащении воздуха на впуске бензином вне зависимости от регулировки необходимо уменьшить регулировкой вручную угол опережения впрыска дизельного топлива на 3—4° по углу

гащением воздуха на впуске бензином при различных регулиров­ ках, а на рис. 65 и 66 показаны его скоростные характеристики, полученные авторами.

Как видно из табл. 15, в случае обогащения воздуха на впуске бензином при регулировке на максимальную мощность послед­ няя возрастает примерно на 18% при приблизительно неизмен­ ной топливной экономичности по сравнению с мощностью при работе только на дизельном топливе. При регулировке на наи­ большую топливную экономичность мощность возрастает примерно на 8 %, а удельный расход уменьшается на 3 %. При этом меняется и форма скоростной характеристики. Из-за снижения коэффи­ циента избытка воздуха ан на номинальном режиме и особенно

на режиме максимального крутящего момента (axeman) умень­ шается коэффициент приспособляемости и возрастает коэффициент

98

Рис. 66. Скоростная харак­ теристика дизеля А-41 с обо­ гащением воздуха на впуске бензином и регулировкой на наибольшую топливную эко­

номичность

дизельного топлива и не регулирует расход бен­ зина, граница между ре­ гуляторной и коррек­ торной ветвями харак­ теристики становится гораздо менее четкой, чем при работе только на дизельном топливе. Это обстоятельство, как показывают исследова­ ния [23], позволяет улучшить использова­ ние мощности двигателя при работе на неустано­ вившейся нагрузке.

Отмеченная трансформация скоростной характеристики осо­ бенно ощутима при регулировке на максимальную топливную экономичность, когда доля бензина в суммарном расходе топлива возрастает, а дизельного топлива — уменьшается. Поэтому уве­ личивается наибольшая частота вращения холостого хода и изме­ няются частоты вращения, соответствующие максимальной мощ­ ности и минимальному удельному расходу топлива.

В связи с изложенным понятие номинального скоростного режима для дизеля, работающего с обогащением воздуха на впуске бензином, достаточно условно и принято таким, как при завод­ ской его регулировке лишь на дизельном топливе (пн ^

1750 об/мин), для сравнения между собой показателей режимов и сопоставления полученных при испытаниях результатов.

На рис. 67 в качестве примера приведены зависимости средней за рабочий цикл мощности Ncp, а также средней пср и минималь­ ной птш частоты вращения двигателя от коэффициента загрузки k3 на режиме экскаватора, полученные в результате лабораторных испытаний. На рисунке видно, что при обогащении воздуха на

при оптимальной загрузке. Аналогичный высокий эффект был

авторами в результате испытаний двигателя при различных регу-

Рис. 67. Изменение показателей дизеля на режиме нагрузки экскаватора: работа

ном (—• —ф —) при регулировке на мак­ симальную мощность

лировках на режимах нагрузки строительных и дорожных ма­ шин.

Как видно из табл. 16, при обогащении воздуха на впуске бензином увеличиваются выход­ ная мощность А^ср.опт» коэффи­ циенты оптимальной загрузки дви­ гателя k 3 опт, относительного ис­ пользования МОЩНОСТИ &вых. ОПТ! снижаются потери мощности, обу-

Oß 0,1 0,8 к3 словленные неустановившимся ха­ рактером нагрузки /ги. м. опт. Это объясняется отмеченным изменением формы характеристики

двигателя, а также компенсацией снижения расхода дизельного топлива, возникающего из-за инерционности регулятора при рез-

100

ком возрастании нагрузки, обогащением воздуха на впуске бен­ зином. Эффект этот тем значительнее, чем более тяжелым по усло­ виям работы двигателя является режим нагрузки.

Из табл. 16 видно, что заметных отличий в относительных вы­ ходных показателях дизеля при регулировках на максимальную мощность и наибольшую топливную экономичность нет.

Очевидно, что при обогащении воздуха на впуске бензином у менее форсированного, чем А-41, дизеля с большим значением а на номинальном режиме и режиме максимального крутящего мо­ мента можно за счет увеличения коэффициента приспособляемости получить еще более высокие загрузки и выходную мощность.

Если сравнить между собой относительные показатели k3 опт и kBbSX опт двигателей, работающих на дизельном топливе и на обога­ щенной бензином смеси, при одинаковых Значениях коэффициента приспособляемости (см. рис. 57), то прирост этих показателей во втором случае составит 6—8 % на режиме бульдозера и 2—4 % на режиме автогрейдера.

Как видно из табл. 16, при обогащении воздуха бензином из-за повышения коэффициента приспособляемости улучшается топлив­ ная экономичность дизеля gcp опт. Малые значения коэффициентов выходной экономичности Увых. опт и использования ЭКОНОМИЧНОСТИ 7и. э. опт при этом объясняются смещением режима минималь­ ного удельного расхода топлива относительно номинального ре­ жима по частоте вращения.

Таким образом, двигатель с обогащением воздуха на впуске бензином лучше приспособлен для работы на режимах нагрузки строительных и дорожных машин, чем обычный дизель.

Эксплуатационные испытания бульдозеров нескольких типов, проведенные авторами в Казахстане, показали, что обогащение воздуха бензином при регулировке на максимальную мощность привело к повышению мощности дизеля примерно на 20%, произ­ водительности машин на 18—22% и снижению удельного эксплуа­ тационного расхода топлива до 14%. При регулировке на наиболь­ шую топливную экономичность эти значения составили соответ­ ственно 9; 11 и 10%.

Таким образом, обогащение воздуха на впуске бензином, осо­ бенно при регулировке на максимальную мощность, приводит к значительному повышению производительности бульдозеров, которая возрастает из-за увеличения объема призмы волочения и повышения рабочих скоростей движения машины. Существенно снижается при этом и удельный эксплуатационный расход топлива из-за большего темпа прироста производительности по сравнению с увеличением часового расхода топлива при форсировании дви­ гателя.

Оптимизация параметров регуляторов. Как было указано в гл. Ill, одной из существенных причин снижения мощности и ухудшения топливной экономичности дизелей при работе на неуста­ новившихся режимах нагрузки строительных.и дорожных машин

101

является нарушение нормальной работы систем регулирования. Следовательно, одним из путей повышения выходных показателей дизелей и технико-экономических показателей машин является приведение в соответствие параметров регуляторов и условий нагружения двигателей, т. е. оптимизация параметров регулято­ ров в зависимости от характера преодолеваемой дизелем нагрузки.

Известно, что важнейшими параметрами регуляторов дизелей являются:

степень нечувствительности

истепень неравномерности

б2 я х . » - л и

РЯх. X + П н

где nmax — частота вращения, при которой регулятор начинает уменьшать подачу топлива при постепенном снижении нагрузки по сравнению с нагрузкой установившегося

сухого трения между его деталями и зазорами в сочленениях тяг и рычагов.

Известно, что при чрезмерной нечувствительности регулятора скоростной режим дизеля не соответствует мгновенным значениям нагрузки. Это приводит к снижению производительности машины, перерасходу топлива и усложняет управление машиной. При слишком малой степени нечувствительности регулятора высоко­ частотные колебания нагрузки на валу дизеля могут при опреде­ ленных условиях вызвать колебания рейки топливного насоса. Такие колебания приводят к нарушению работы системы регули­ рования (перерегулированию) и даже могут вызвать заглохание дизеля, а также повышают износ механизма управления подачей топлива.

Степень неравномерности регулятора определяется конструк­ тивными особенностями регулятора, в частности жесткостью пружин, и задается при конструировании регулятора. Чрезмерно малая степень неравномерности регулятора приближает его к астатическому, что на неустановившихся режимах нагрузки может привести к неустойчивой работе дизеля. Слишком большая степень неравномерности приводит к большим колебаниям частоты вращения при неустановившейся нагрузке и недопустимому

102

Рис. 68. Зависимость опти­ мальных показателей двига­ теля от степени нечувстви­ тельности регулятора на ре­ жиме нагрузки бульдозера

ливного насоса. Выдвижение рейки на номинальном режиме составляло 12,7 мм, а на режиме максимального крутящего момента — 15,8 мм.

ю з

Рис. 69. Влияние значения загрузки дви­ гателя на инерционность системы регули­ рования подачи топлива при неустановив­ шейся нагрузке:

Как видно, степень нечувстви­ тельности регулятора значительно влияет на значения коэффициентов выходной мощности /гВЬІХопт и то­ пливной экономичности уВЬІХопт и менее значительно на значение ко­ эффициента загрузки дизеля k3 опт. При этом изменение степени не­ чувствительности в пределах

сивному снижению выходных показателей. Это наиболее заметно на режимах резко неустановившихся нагрузок (экскаватора, бульдозера).

Отмеченное явление объясняется отставанием воздействия регулятора на подачу топлива от изменения скоростного режима при изменении момента сопротивления вращению вала дизеля большой степени нечувствительности. Это приводит к уменьшению среднего за цикл выдвижения рейки топливного насоса /іср опт и снижению скоростного режима дизеля псропт.

При увеличении загрузки дизеля влияние степени нечувстви­ тельности регулятора на отставание подачи топлива насосом по сравнению с подачей топлива при установившейся нагрузке еще более заметно. Это влияние тем ощутимее, чем более неустановив­ шимся является режим нагрузки (рис. 69).

На рис. 70 показана в качестве примера зависимость оптималь­ ных показателей дизеля от степени неравномерности регулятора на режиме нагрузки бульдозера. Аналогичные данные для режи­ мов нагрузки других машин приведены в табл. 18.

Как видно на рис. 70, увеличение степени неравномерности регулятора в пределах от 0,037 до 0,100 влечет за собой рост

Дальнейшее же увеличение степени неравномерности не ока­ зывает влияния на выходные показатели дизеля. Аналогичный

104

шейся нагрузке увеличение степени неравномерности регулятора приводит к росту средней за цикл частоты вращения дизеля пср. опт и, следовательно, к росту его выходных мощностных показателей. Этот эффект тем ощутимее, что более неустановившимся является режим нагрузки.

Таким образом, по данным авторов, для обеспечения наилуч­

105

нечувствительности регуляторов дизелей строительных и дорож­ ных машин должна быть в пределах 0,01—0,04.

Оптимальной степенью неравномерности регулятора для ра­ боты дизеля на режимах с резко неустановившимися нагрузками (бульдозер, экскаватор) является 0,060—0,100. Для режимов с от­ носительно установившимися нагрузками (автогрейдер, погруз­ чик) это значение может лежать в более широких пределах 0,040—

0, 100.

Показатели дизеля при работе с неустановившейся нагрузкой в значительной степени зависят от некоторых конструктивных параметров регулятора: значения коэффициента вязкого трения, массы грузов, характеристики пружин, предварительной на­ стройки. Это видно из известного из теории регулирования урав­ нения движения вала регулятора, написанного для случая пре­ небрежения силами сухого трения, а также массой подвижных частей, приведенных к муфте регулятора Р

трудно выделить и исследования такого рода сопряжены с частыми переборками двигателя, что может повлечь за собой снижение точности результатов, целесообразно проводить исследование на аналоговой вычислительной машине.

На рис. 71 приведена зависимость оптимальных выходных по­ казателей мощности &вых. опт, ^и. м. опт тракторного дизеля СМД-14 с регулятором РВ-850 от значения коэффициента вязкого трения на режимах нагрузки экскаватора и автогрейдера, полученная авторами. Регуляторы указанного типа устанавливают на боль­ шинстве двигателей строительных и дорожных машин. Поэтому определение оптимальных значений параметров этого регулятора имеет большое практическое значение.

Коэффициент вязкого трения — один из основных конструк­ тивных параметров регулятора. Значение его зависит от типа ре­ гулятора, смазки и в значительной степени — от вибраций и теплового режима. У серийного регулятора РВ-850 при измерении

106