Заняття 22.Регулювальні характеристики двигунів

1. Вивчити сутність регулювальних характеристик двигуна внутрішнього згорання.

2. Ознайомитись із порядком розрахунку та побудови регулювальних характеристик бензинових та дизельних двигунів внутрішнього згорання.

3. Виховувати у студентів здатність до творчого мислення, прагнення до володіння знаннями, почуття відповідальності за знання теорії і матеріальної частини автомобіля та гордість за обраний фах.

1. Регулювальними характеристиками називають залежності енергетичних, економічних та інших показників роботи двигунів від того чи іншого параметра, оптимальне значення якого потрібно визначити. Найбільш часто визначають регулювальні характеристики за кутом випередження запалювання, впорскування палива і за складом суміші, хоч можливі і інші характеристики.

2. Кутом випередження запалювання θз (град. п.к.в.), називають кут повороту колінчастого вала між моментом проскакування іскри і в.м.т. Тобто цей кут характеризує момент подачі іскри для запалювання суміші відносно положення поршня при його русі в процесі стиснення.

Для визначення оптимального значення кута випередження запалювання знімають регулювальну характеристику, при отриманні якої додержуються умов, щоб на показники двигуна впливав лише кут випередження запалювання. Для цього характеристику визначають при постійних частоті обертання і положенні дросельних заслінок. За цих умов витрата палива за одну годину залишається незмінною. Визначають характеристику шляхом зміни кута випередження запалювання і відповідно зовнішнього навантаження для підтримки постійної частоти обертання. Графічно така характеристика зображується як залежність потужності двигуна, витрати палива за одну годину та питомої витрати палива від кута випередження запалювання (рис. 4.62). На цій характеристиці можуть бути зображені залежності і інших показників двигуна від кута θз, які цікавлять дослідника. Так як витрата палива за одну годину при визначенні цієї характеристики залишається постійною, то питома витрата палива є величиною, оберненою до потужності двигуна. Значення кута, при якому має місце максимальна потужність і мінімальна питома витрата палива, є оптимальним для даного режиму роботи двигуна.

Визначають регулювальні характеристики при різних швидкісних та навантажувальних режимах. За серією цих характеристик будують сумарні характеристики,, за якими можна перевіряти правильність роботи регуляторів, що забезпечують зміну кута випередження запалювання при роботі двигуна або визначити їх параметри на стадії розробки.

3. Кутом випередження впорскування палива дизеля називають кут між моментом початку впорскування дизельного палива форсункою в циліндр і в.м.т., вимірюваний у градусах п.к.в.

Як і в попередній характеристиці, визначається потужність і витрата палива при різних взаємних положеннях колінчастого вала і кулачкового вала паливного насоса високого тиску. Зміна взаємного положення здійснюється за допомогою спеціального пристрою, що встановлюється паливному насосі. Характеристики визначаються за різних постійних частот обертання і подач палива паливним насосом високого тиску, а за всією серією будується характеристика або або.

Підвищення частоти обертання приводить до необхідності збільшення оптимального кута випередження впорскування. Цю функцію в дизелях виконують муфти випередження впорскування, роботу яких і контролюють, або настроюють за цими характеристиками.

По мірі зростання Nе або Мк збільшується. В деяких двигунах це досягається застосування спеціальних коректорів.

4. Вже сама назва характеристики говорить про те, що незалежним параметром при її визначенні є склад суміші, який характеризується коефіцієнтом надміру повітря α. Графічні залежності енергетичних показників паливної економічності двигуна від α і називають регулювальною характеристикою за складом суміші. Щоб виключити вплив інших факторів, крім α, цю характеристику визначають при постійних частотах обертання та положенні дросельних заслінок. У цьому разі витрата повітря Gпов залишається постійною, а коефіцієнт надміру повітря α є величиною, оберненою витраті палива за одну годину Gпал. Тому часто регулювальні характеристики за складом суміші будують у вигляді залежності енергетичних та економічних показників від витрати палива за одну годину. Зміна витрати палива може здійснюватись зміною перерізу паливного жиклера головної дозуючої системи, або зміною тиску в поплавцевій камері карбюратора.

Регулювальні характеристики двигуна 4Ч9,2/9,2 (ЗМЗ-24), визначені

при частковому відкритті дросельних заслінок і частоті обертання 2000 хв-1, побудовані в залежності від α і Gпал, показані на рис. 4.63 і 4.64 відповідно.

Аналіз зміни показників двигуна почнемо з роботи двигуна на дуже

багатій паливоповітряній суміші (α ≈ 0,8). В цьому випадку внаслідок недостатньої кількості повітря погіршується процес згоряння, знижується ηi і відношення α*ηi, яке входить у вираз індикаторного крутного моменту (див. 4.108), що приводить до низьких значень Nе і високих ge. Це відповідає точкам 1 на показаних характеристиках. У міру збіднення паливоповітряної суміші процес згоряння, зокрема швидкість горіння, поліпшується, що приводить до підвищення ηi,а відповідно до зниження ge, а також внаслідок росту відношення α*ηi підвищується потужність двигуна. Така тенденція має місце до α=0,85÷0,95 (точки 2), при якому швидкість горіння суміші досягає максимального значення, при цьому відношення α*ηi стає також максимальним, що і забезпечує отримання максимальної потужності двигуна. Проте у зв’язку з нестачею повітря має місце неповне згоряння і таким чином втрата палива. Тому при таких значеннях α питома витрата палива ge ще має тенденцію до зниження при збідненні суміші. Найменшого значення питома витрата палива досягає при дещо збідненій суміші (α = 1,05...1,1) (точки 3), при якій має місце повне згоряння палива і максимальне значення ηi. При подальшому збідненні суміші внаслідок погіршення згоряння ηi зменшується, відношення α*ηi також знижується, що приводить до збільшення питомої витрати палива і подальшого зниження потужності двигуна.

Визначений за регулювальною характеристикою склад суміші, що забезпечує максимальну потужність двигуна, приводить до значного збільшення питомої витрати палива. Тому на практиці при визначенні характеристики при повністю відкритих дросельних заслінках оптимальним вважається регулювання, коли потужність нижча на 1...2 %, зате питома витрата палива також знижується, але на значно більше відносне значення в порівнянні з потужністю. За регулювальною характеристикою, де по осі абсцис відкладається Gпал, оптимальне регулювання приблизно визначають таким чином. Проводять до кривої потужності дві дотичні, одну з початку координат, другу - горизонтальну. Точка дотику першої дотичної 3 (рис. 4.64) відповідає економічному регулюванню, точка дотику горизонтальної дотичної 2 - регулюванню на максимальну потужність. Точка (4) перетину двох дотичних і відповідає приблизно оптимальному регулюванню двигуна, якщо характеристика визначалась при повному відкритті дросельних заслінок.

Якщо ж регулювальна характеристика визначалась при частковому відкритті дросельних заслінок, то в цьому випадку метою є найменша питома витрата палива. На такий склад суміші (точка 3) і потрібно регулювати карбюратор чи систему впорскування при частковому навантаженні.