Нагрузочная характеристика

Нагрузочной характеристикой называется зависимость часового и удельного расходов топлива от мощности, крутящего момента или среднего эффективного давления двигателя при постоянном числе оборотов. Для снятия характеристик по нагрузке необходимы следующие условия:

• постоянное число оборотов;

• установившийся температурный режим двигателя;

• регулировка карбюратора в соответствии с инструкцией завода (карбюраторные двигатели);

• наивыгоднейший для данного режима оборотов угол опережения зажигания (карбюраторные двигатели) или угол опережения впрыска (дизельные двигатели).

Снятие характеристик производится при различных положениях дроссельной заслонки (карбюраторные двигатели) или при различных положениях рейки топливного насоса (дизельные двигатели).

Рис. 4.7. Нагрузочные характеристики

По мере открытия дроссельной заслонки увеличивается кол-во подаваемого в цилиндры топлива, что приводит к росту часового расхода и улучшению качества процесса сгорания т.е. к уменьшению удельного эффективного расхода топлива.

При открытии дроссельной заслонки на 85-90 % расход топлива как удельный так и часовой резко возрастает, что обусловлено обогащением топливно-воздушной смеси с целью получения максимальной мощности.

10.Расчет процесса сгорания.

Для учета изменения объема при сгорании рабочей смеси определяется действительный коэффициент молекулярного изменения.

μ – коэффициент молекулярного изменения.

M₁ – количество молей газа до сгорания.

M₂ - количество молей газа после сгорания.

- химический коэффициент молекулярного изменения.

Теплота сгорания рабочей смеси для бензинового двигателя.

– теплота сгорания

– количество теплоты, выделившееся при сгорании топлива.

– количество теплоты потерянное вследствии химической неполноты сгорания.

В дизелях сгорание происходит с избытком воздуха, поэтому химической неполноты сгорания не наблюдается. Для бензинового двигателя: α)

Минимизация химической неполноты сгорания осуществляется электронным управлением топливоподачи (точное дозирование топлива).

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания.

Основной состав продуктов сгорания:

Для бензиновых двигателей: углекислый газ СО, угарный газ, вода, водород и азот. Для дизеля: углекислый газ, вода, кислород, азот.

Коэффициент использования теплоты.

Зависит от совершенства организации процесса смесеобразования и сгорания. Он повышается за счет снижения потерь теплоты в стенки цилиндра и неплотности между поршнем и цилиндром. При увеличении скоростного режима ξ снижается. При проведении расчетов ξ выбирается по опытным данным, в зависимости от конструктивных особенностей двигателя. Для бензинового двигателя ξ=0,986

Для современных дизелей с неразделенными камерами сгорания и хорошо организованным смесеобразованием в связи с повышением тепло напряженности двигателя (наддув) и созданием более благоприятных условий для протекания процесса сгорания ξ=0,86.

Степень повышения давления λ.

Этот показатель характерен для дизеля и зависит от величины цикловой подачи топлива, с целью снижения газовых нагрузок на детали КШМ, максимальное давление сгорания ограничивают (не выше 11-12 МПа) В связи с этим λ принимается равной 1,5.

Максимальное давление сгорания.

Теоретическое (бензиновый двигатель)

В бензиновом двигателе сгорание происходит при постоянном объеме, однако в виду конечной скорости сгорания часть смеси сгорает после В.М.Т., поэтому действительное давление меньше теоретического.

=

Степень предварительного расширения.

Для бензинового двигателя: λ=3,2-4,2

Расчет процесса расширения.

Процесс расширения осуществляется по политропе ( с учетом тепловых потерь в стенке). Величину показателя политропы расширения определяют по таблице – по заданной степени сжатия для соответствующих значений λ и .

Степень последующего расширения для дизеля.

δ=

Давление и температура в конце процесса расширения:

Для бензинового двигателя -

Для дизеля -

ГРАФИКИ!!!!!!!!!!!!!!!!

Процесс выпуска.

Назначение: очистка цилиндра от отработавших газов. При уменьшении количества остаточных газов улучшается наполнение цилиндров свежей смесью (меньше подогрев свежей смеси).

– угол опережения открытия выпускного клапана (20-60⁰).

Благодаря раннему открытию выпускного клапана уменьшаются затраты энергии на выпуск отработавших газов ( к моменту начала движения поршня вверх, давление над поршнем минимальное). Кроме того улучшается очистка, за счет выпуска под давлением.

Величина давления в конце процесса выпуска определяется частотой вращения коленчатого вала (при её увеличении давление возрастает), вследствии аэродинамического сопротивления на выпуске. При использовании турбонаддува давление на выпуске также повышается.

При использовании механического наддува возможна организация продувки цилиндра, так как давление в процессе выпуска опускается ниже давления впуска.

– угол опаздывания закрытия выпускного клапана – позволяет улучшить очистку цилиндров за счет использования силы инерции выходящий газов ( 10-20°).

Для лучшей очистки цилиндров применяют системы настроенного выпуска, т.е. благодаря подбору соответствующей длины и диаметра выпускных патрубков, обеспечивается понижение давления за выпускным клапаном к моменту открытия соответствующего выпускного клапана.

При выборе угла исходят из величины перекрытия клапанов, на режимах холодного пуска и прогрева, при работе на холостом ходу и малых нагрузках перекрытие уменьшают, с целью уменьшения обратного выброса.

При выборе угла исходят из соображения получения максимального эффективного к.п.д. (при увеличении угла механические потери уменьшаются, но понижается и к.п.д.)