Скоростные характеристики - Двигатели внутреннего сгорания

Скоростной характеристикой называется зависимость мощности, крутящего момента, расхода топлива и других показателей работы двигателя от числа оборотов.

Скоростная характеристика строится по данным испытаний двигателя на тормозном стенде и является основным документом для оценки двигателя при проектировании и в эксплуатации. По скоростным характеристикам сравнивают двигатели различных моделей.

Различают нормальные и нормально-эксплуатационные скоростные характеристики.

Нормальная скоростная характеристика снимается с двигателя, не оборудовнного вентилятором, воздухоочистителем и глушителем, а иногда и генератором.

Нормально-эксплуатационная скоростная характеристика снимается с двигателя, оборудованного полным комплектом всех вспомогательных приборов.

Скоростная характеристика двигателя может быть построена также аналитическим путем, но с некоторым приближением.

Скоростная характеристика в общем виде показана на рис. 4.3.

Характерными точками по оси частот вращения двигателя на скоростной характеристике являются:

Nmin - минимальное число оборотов, при которых двигатель еще может устойчиво работать при полной нагрузке;

NM - число оборотов, соответствующее максимальному крутящему моменту;

скоростная характеристика двигателя в общем виде

Рис. 4.3. Скоростная характеристика двигателя в общем виде

Ng - число оборотов, соответствующее наибольшей экономичности;

Ne - число оборотов, соответствующее максимальной мощности;

NX - максимальное число оборотов, которое может развивать двигатель вхолостую при полностью открытом дросселе или полной подаче топлива;

NP - максимальные или "разносные" обороты, которые двигатель может развивать без регулятора при полностью открытом дросселе или полной подаче на холостом ходу. Работа при таком числе оборотов недопустима.

Из скоростной характеристики следует, что максимальный крутящий момент выше крутящего момента, реализуемого при максимальной мощности двигателя.

Отношение максимального крутящего момента при NM к крутящему моменту при Ne называется Коэффициентом приспособляемости К.

Этот коэффициент является показателем, оценивающим динамические качества двигателя. Он характеризует способность двигателя преодолевать возможное увеличение суммарных сопротивлений при движении машины без перехода на низшую передачу. Коэффициент приспособляемости у карбюраторных двигателей составляет 1.1-1.4, у дизельных 1.05-1.15.

Число оборотов NM, соответствующее максимальному крутящему моменту, обычно равно (0.4-0.7) Ne.

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).

внешняя скоростная характеристика

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.

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.

внешняя и частичная скоростные характеристики

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.

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

Похожие статьи




Скоростные характеристики - Двигатели внутреннего сгорания

Предыдущая | Следующая