Определение и назначение

Определения и термины, а также некоторые отдельные общие положения о нагрузочных характеристиках бензинового и дизельного двигателей смотри в лабораторной работе № 3 «Нагрузочная характеристика карбюраторного двигателя».

В условиях эксплуатации двигатель работает в режиме нагрузочной характеристики, если автомобиль (трактор, тягач) движется на одной передаче с постоянной скоростью по дороге с переменным профилем или работает с переменной нагрузкой на крюке. При этом изменение нагрузки ведет к изменению часового и удельного расходов топлива.

Анализ нагрузочной характеристики

дизельного двигателя

На рис. 4.1, а показан вид нагрузочной характеристики дизельного двигателя, а на рис. 4.1, б – изменение параметров, определяющих нагрузочную характеристику дизеля.

В дизеле повышение вырабатываемой механической энергии, требуемое при рост нагрузки, достигается увеличением цикловой подачи топлива q _ц, а следовательно, и часового расхода топлива G _т. Поэтому с ростом N_e пропорционально увеличиваются q _ц и G _т.

Удельный расход топлива обратно пропорционален произведению h _i ×h_м:

,

механический КПД двигателя равен:

.

Рис. 4.1. Вид нагрузочной характеристики дизеля (а)

и изменение определяющих ее параметров (б)

При постоянной частоте вращения коленчатого вала среднее давление механических потерь (Р _м) постоянно. На холостом ходу цикловая подача топлива минимальна, но достаточна для преодоления внутреннего механического сопротивления и поддержания оборотов, т.е. Р_i = P _м, тогда h_м ® 0 и g_e ® ¥. При переходе от холостого хода к частичным нагрузкам одновременное увеличение h _i и h_м обусловливает резкое уменьшение удельного расхода топлива (участок 1–1’ на рис. 4.1, а).

Увеличение количества топлива, подаваемого за цикл при увеличении нагрузки, а также некоторое, хотя и незначительное, снижение коэффициента наполнения цилиндра воздухом h _v вследствие повышения подогрева воздуха при впуске приводит к уменьшению коэффициента избытка воздуха a, а следовательно, к падению индикаторного КПД h _i. Однако более значительное увеличение h_м способствует дальнейшему, но более плавному снижению g_e (участок 1’–2). При нагрузке, соответствующей максимальному значению произведения h _i ×h_м, удельный расход достигает минимума g_{e min} (точка 2). Дальнейшее увеличение подачи топлива с ростом нагрузки хотя и приводит к повышению мощности, но сопровождается резким снижением h_i и возрастанием g_e из-за уменьшения a, что приводит к ухудшению процесса сгорания (участок 2–3). Точка 3 характеризует сгорание топлива на границе начала дымления.

Если подачу топлива с ростом нагрузки продолжать увеличивать, то повышение мощности будет незначительным. При этом наблюдается возрастание удельного расхода топлива (участок 3–4) и соответственное уменьшение a. Развиваемая в этом случае мощность будет максимальна при данных оборотах, а коэффициент избытка воздуха a близок к 1 (точка 4). Дальнейшее увеличение подачи топлива вызывает понижение мощности двигателя вследствие резкого ухудшения условий для сгорания, характеризуемых значительным возрастанием удельного и часового расхода топлива (участок 4–5).

При эксплуатации дизеля желательно работать на мощности, соответствующей g_{e min}. Предельно допустимый часовой расход топлива не должен быть больше величины, определяемой точкой 3’ кривой. В случае увеличения G _т сверх указанного значения двигатель работает со значительным черным дымным выхлопом и перегревается, что недопустимо. Поэтому корректоры топливных насосов настраиваются именно на эту подачу топлива, при снятии нагрузочной характеристики дизеля, оборудованного штатным топливным насосом, кривые G _т и g_e будут ограничены точками 3’ и 3.