4.2.1. Внешняя скоростная характеристика
Характеристика, полученная при полностью открытом дросселе (карбюраторные и газовые двигатели) или при полной подаче топлива (дизельные двигатели) и соответствующая максимальной мощности двигателя на каждом скоростном режиме, называется внешней скоростной характеристикой. Любая точка на кривой внешней характеристики характеризует полную нагрузку двигателя (рис. 4.4).
Рис. 4.4. Внешняя скоростная характеристика
Внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя снимается при полностью открытой дроссельной заслонке, установившемся тепловом режиме и оптимальном угле опережения зажигания для каждого скоростного режима.
4.2.2. Частичные скоростные характеристики
Характеристики, полученные при неполностью открытом дросселе или неполных подачах топлива, называются частичными скоростными характеристиками. Любая точка на кривых частичных характеристик характеризует неполные нагрузки.
Протекание рабочих циклов карбюраторных двигателей на прикрытых дроссельных заслонках связано с понижением всех давлений цикла, уменьшением количеств выделяющегося тепла при сгорании и более медленном его протекании. Одновременно с этим при меньших нагрузках возрастают относительные величины насосных тепловых и механических потерь.
В соответствии с этим изменяется характер скоростных характеристик, на рис. 4.5 показаны внешняя скоростная характеристика (сплошные кривые) и частичная скоростная характеристика (пунктирные кривые).
Максимумы кривых эффективных мощностей по мере прикрытия дросселя сдвигаются в сторону меньших чисел оборотов.
Рис. 4.5. Внешняя и частичная скоростные характеристики
Дизельный двигатель, имеющий всережимный регулятор, при уменьшении нагрузки работает на более бедной смеси, вследствие чего температуры газов в цилиндрах понижаются и тепловые потери в стенки сокращаются, а насосные потери при уменьшении нагрузок остаются почти без изменения. Однако большие, чем в карбюраторных двигателях, механические потери при уменьшении нагрузки быстрее возрастают по относительной величине, несколько ухудшая топливную экономичность дизеля при его малых нагрузках. Числа оборотов, соответствующие наибольшим эффективным мощностям дизелей при частичных нагрузках и наличии регулятора, сдвигаются в сторону меньших оборотов только при сильном их уменьшении.
4.2.3. Построение скоростных характеристик аналитическим методом
Скоростная характеристика проектируемого двигателя может быть построена аналитически по эмпирическим формулам С. Р. Лейдермана, если для ряда режимов по числу оборотов произведен тепловой расчет.
;
.
Крутящий момент и часовой расход топлива определяют по формулам (Нм и кг/ч соответственно):
;
.
где
–максимальная мощность двигателя, кВт;
–
удельный расход топлива при максимальной
мощности, кг/кВт· ч;
n– выбранная частота вращения коленчатого вала, с-1;
ne – частота вращения, соответствующая максимальной мощности, с-1;
А, В, С, А1, В1, С1– постоянные коэффициенты, значения которых приведены в табл. 4.1.
Таблица 4.1
Постоянные коэффициенты формул Лейдермана
|
Двигатели |
A |
B |
C |
A1 |
B1 |
C1 |
|
Карбюраторные |
1 |
1 |
1 |
1.2 |
1 |
0.8 |
|
Дизельные: |
|
|
|
|
|
|
|
с непосредственным впрыском |
0.87 |
1.4 |
1 |
1.55 |
1.55 |
1 |
|
предкамерные |
0.6 |
1.4 |
1 |
1.2 |
1.2 |
1 |
|
форкамерные |
0.7 |
1.3 |
1 |
1.35 |
1.35 |
1 |