1.2. Аппроксимация корректорного участка регуляторной характеристики дизеля

Для расчета и построения функциональных зависимостей эффективной мощности и крутящего момента от угловой скорости коленчатого вала двигателя в настоящее время получила распространение аппроксимация скоростной внешней характеристики двигателя внутреннего сгорания эмпирической зависимостью:

; (3)

где − коэффициенты, зависящие от типа и конструкционных особенностей двигателя (табл. 2).

Рассмотренная методика носит приближенный характер, так как коэффициенты а,b,cверны только для одного значения коэффициентов приспособляемости двигателя по моментуk_ми по угловой скорости вала двигателяk_ω, (табл. 2).

Здесь:

; , (4)

где М_н и ω_н − номинальные значения крутящего момента и угловой скорости вала, Н^.м, рад/с; М_mах и ω_м − максимальный крутящий момент и угловая скорость вала двигателя на режиме максимального крутящего момента, Н^.м, рад/с.

Таблица 2

Значение опытных коэффициентов

Тип двигателя				kм	kω
Дизели с нераздельной камерой сгорания	0,87	1,13	1	1,189	0,565
Дизели с предкамерой	0,60	1,40	1	1,090	0,700
Дизели с вихрекамерой	0,70	1,30	1	1,123	0,650
Карбюраторные	1	1	1	1,250	0,500

Особенно расходятся расчетные и экспериментальные данные, полученные для определенных моделей двигателей. Они не позволяют также аппроксимировать с приемлемой точностью частичныескоростные характеристики. Но особый случай представляют дизели, работающие порегуляторной характеристике. Это объясняется несколькими факторами.

Во-первых, характер зависимостиN_е, М_к= f(_д) на корректором участке регуляторной характеристики не соответствуют внешней характеристике дизеля, а формируется корректором цикловой подачи топлива. Это связано с особенностями выбора необходимого запаса крутящего момента и номинальной мощности дизеля в зависимости от напряженности его рабочего процесса. На рис. 5 штриховой линией нанесена внешняя, предельная по напряженности рабочего процесса характеристика и сплошной линией регуляторная характеристика. Напряженность рабочего процесса оценивают, как правило, по уровню дымности работы двигателя.

Рис. 5. Формирование скоростной внешней регуляторной

характеристики дизеля

При выборе регулировки двигателя руководствуются следующим. В качестве основы принимают максимальный момент М_mахпо внешней предельной характеристике. Номинальный момент и номинальный скоростной режим работы дизеля принимают приω_нбольше угловой скорости ω_м, соответствующей максимальному моменту, на 30…40 %, т.е. ω_м/ω_н≈ 0,65…0,75. При этом скоростном режиме устанавливают номинальный момент таким, чтобы запас крутящего момента соответствовал требованиям технического задания. Для тракторных дизелей он должен быть не ниже 15…20 % в соответствии с требованиями ГОСТ. В соответствии с номинальным моментом и скоростным номинальным режимом устанавливается и номинальная мощность дизеляN_е.н.

Вследствие отмеченных регулировок номинальный момент смещается с внешней характеристики по пределу дымления в точку М_н. Таким образом, криваяМ_нМ_mах, представляющая корректорный участок регуляторной характеристики, – это не внешняя характеристика дизеля. Внешняя характеристика корректорной ветви регуляторной характеристики начинается в точкеМ_mах и продолжается влево от нее.

Во-вторых, значения коэффициентовk_миk_ωдизеля на корректорном участке существенно отличаются от этих показателей, характерных для внешней характеристики дизеля (см. табл. 1). Например, на зарубежных дизелях некоторых фирм указывается запас крутящего момента 50 %, т.е.k_м= 1,5, в то время как для карбюраторного двигателя, как правило, не превышает 1,1, а для дизеля 1,05 по внешней скоростной характеристике.

В-третьих, используемая в настоящее время методика, упомянутая в начале раздела, не позволяет варьировать коэффициентамиk_миk_ω, потому что они не влияют на значения коэффициентова,b,c. Необходимость варьировать коэффициентамиk_миk_ωпри решении различных задач очевидна. Как уже отмечалось ранее значения этих коэффициентов очень разные для внешней и регуляторной характеристик. У разных дизелей эти коэффициенты тоже разные и они оказывают существенное влияние на тягово-динамические показатели трактора. Скоростные частичные характеристики одного и того же двигателя также имеют разные коэффициентыk_миk_ω, так как эти характеристики не эквидистантны.

Наиболее остро необходимость в учете значений коэффициентов k_миk_ωвозникает при расчете теоретической тяговой и тягово-динамической характеристик трактора [3].

В четвертых, принятая методика аппроксимации сильно искажает участок характеристики в месте стыковки регуляторной и корректорной ветвей регуляторной характеристики, образовывая практически строгий геометрический угол (см. рис. 5). На характеристиках, полученных тормозными испытаниями дизеля, корректорная ветвь переходит от линейного регуляторного участка в нелинейный корректорный участок плавно, через изменяющуюся от крутой в пологую крутизну. Наилучшим образом такому характеру корректорного участка отвечает ветка параболы с точкой перегиба, соответствующей номинальному режиму работы дизеля, как показано на рис. 6.

Предлагаемая методика аппроксимации и построения скоростной регуляторной характеристики дизеля предполагает проводить аппроксимацию раздельно. Участок внешней характеристики (от точки ее перегиба М_mахвлево) аппроксимируется параболой1(рис. 6), а корректорный участок – параболой2, развернутой на 90^оотносительно параболы1вокруг точки номинального режима работы двигателя. Участки парабол, составляющий характеристики дизеля, выделены на рисунке жирной линией.

Рис.6. Графическая схема аппроксимации скоростной