1.2 Расчет и построение теоретической скоростной характеристики двигателя

Исходными данными для построения скоростной характеристики двигателя являются номинальная мощность Ne_н, номинальная частота вращения коленчатого вала n_н, номинальный удельный расход топлива .

Скоростная характеристика с регуляторной ветвью показывает, как меняются основные показатели двигателя (N_e, M_д , n, G_т, ) в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов работы.

Характеристика состоит из двух ветвей: регуляторной, при изменении частоты вращения коленвала в пределах от частоты холостого хода n_х, до номинальной n_н и скоростной, при уменьшении частоты вращения коленчатого вала меньше номинальной n_н .

Расчет и построение характеристики ведется в следующей последовательности. На оси абсцисс откладывают в принятом масштабе, значение частоты вращения коленчатого вала двигателя, характерными будут три точки:

n_н – частота вращения коленвала на номинальном режиме задается в задании;

n_х - частота вращения коленвала при холостой работе двигателя:

n_х = ( 1+ δ_р) n_н , мин^-1 (10)

где δ_р – коэффициент неравномерности регулятора, для современных двигателей принимают δ_р =0,07…0,08;

n_м – частота вращения коленвала при максимальном крутящем моменте:

где К₀ – коэффициент приспособляемости двигателя по оборотам можно принять К₀ = 1,3…1,8, чем быстроходнее двигатель, тем выше у него К₀.

Основные показатели двигателя (N_e, M_д , G_T, g_e) строятся в функции частоты вращения коленчатого вала n.

1.2.1 Для построения N_e = f(n) исходными являются номинальная мощность и номинальная частота n_н вращения коленвала. На регуляторной ветви мощность растет по прямой от 0 (при n_х) до (при n_н). Промежуточные значения мощности для любой частоты n в пределах от n_х до n_н рассчитываются по формуле:

⁽¹¹⁾

На скоростной ветви характеристики при снижении частоты вращения коленчатого вала мощность уменьшается и может быть определена по формуле:

(12)

где n и n_н - текущее и номинальное значение частот вращения коленчатого вала двигателя;

А₁ = 0,87; А₂ = 1,13 – для двигателей с непосредственным впрыском;

А₁ = 0,7; А₂ = 1,3 – для двигателей с вихрекамерным смесеобразованием.

1.2.2. Крутящий момент двигателя определяется по формуле (13):

(13)

Крутящий момент на регуляторной ветви растет линейно от 0 (при n_х) до номинального значения (при n_н); на скоростной ветви характеристика растет от до (при n_м).

1.2.3. По удельному расходу топлива при номинальной мощности определяют максимальный часовой расход топлива:

(14)

Часовой расход топлива при холостой работе двигателя принимается:

На регуляторной ветви часовой расход растет линейно от до .

Текущие значения часового расхода топлива (в пределах изменения частоты от n_x до n_н) можно определить по формуле:

(15)

Часовой расход топлива на скоростной ветви характеристики определяется из соотношения номинальной частоты вращения коленчатого вала и часового расхода топлива (в %), представленных в таблице 1.

Таблица 1.

Частота двигателя n в % от номинальной nн,	50	60	70	80	90	100
Часовой расход топлива в % от максимального Gmax	62	73	82	89	95	100

2.1.4. Удельный расход топлива определяется по часовому расходу и мощности двигателя:

(16)

Результаты расчета характеристик сводятся в таблицу 2.

Таблица 2.

n, мин-1	Ne, кВт	Mд, Н . м	GT, кг/ч	ge, г/кВт.ч

и т.д.

Количество точек берется на регуляторной ветви не менее 4, на скоростной – не менее 4…5.

На рис. 1 приведен общий вид скоростной характеристики с регулятором, показывающий характер изменения: N_e, M_д , G_Т, g_e = f(n).

n_N

n_Х

n, об/мин

Рисунок 1 – Скоростная характеристика дизельного двигателя с регуляторной ветвью.