Регулировочная характеристика двигателя с принудительным зажиганием по составу смеси

Регулировочной характеристикой по составу смеси называется зависимость основных показателей двигателя от состава смеси, определяемая при постоянстве скоростного режима двигателя и некоторых других факторов, а также при оптимальных по величине N_e значениях угла опережения зажигания (УОЗ) для каждого состава смеси (j_о.з= j_о.э.опт).

Регулировочные характеристики по составу смеси могут определяться тремя различными способами:

· при постоянном положении дроссельных заслонок (ДЗ), что обеспечивает примерное постоянство расхода воздуха (G _в,=const);

· при постоянной мощности двигателя (N_e= const);

· при постоянном расходе топлива (G _T=const).

При средних нагрузках могут использоваться все три способа. Более простым является первый способ, принципиально более правильным – второй, так как для движения автомобиля в конкретных условиях необходима постоянная мощность, не зависящая от состава смеси; сочетание степени открытия ДЗ и состава смеси должно обеспечивать реализацию этой мощности при минимальном расходе топлива. На режимах полных нагрузок пригоден только первый способ, а на режимах холостого хода – только второй. Третий способ используется при испытании двигателей с системами впрыскивания топлива, когда цикловая подача не зависит от изменения давления во впускном трубопроводе при изменении положения ДЗ.

Серия регулировочных характеристик по составу смеси, определенная на нескольких скоростных режимах и при нескольких положениях ДЗ, используется:

· для определения предельных мощностных, экономических и токсических показателей двигателя на исследуемых режимах;

· для выбора регулировок топливоподающей аппаратуры или для оценки ее качества;

· для оценки качества рабочего процесса по абсолютным значениям предельных показателей двигателя и по составам смеси, соответствующим максимальной мощности, экономичности и предельным значениям токсичности ОГ.

Рис.1. Регулировочная характеристика по составу смеси при постоянном положении ДЗ (ηv = const); jдр=100 %; n = 2000 мин-1

Изменение α при снятии регулировочных характеристик по составу смеси осуществляется, как правило, путем изменения расхода топлива. В карбюраторных двигателях это достигается изменением проходного сечения главного топливного жиклера с помощью конусной иглы или изменением давления в поплавковой камере карбюратора, а в двигателях с впрыскиванием бензина и электронным управ­лением – путем изменения длительности управляющего импульса форсунки.

Анализ регулировочной характеристики по составу смеси, снятой при постоянном положении ДЗ (первый способ), показывает (рис. 1), что максимум мощности (N_{e max}) и минимум удельного расхода топлива достигаются при различных составах смеси, называемых соответственно мощностным (α_м) и экономическим (α_эк).

При η_ν= const величина p_i пропорциональна отношению η_i/α. При некотором обогащении смеси (α = α_м) величина η_i/α достигает максимума и все энергетические показатели (р_i,p_e,, N_e) также имеют максимальное значение. Это объясняется тем, что величина η_i/α пропорциональна количеству введенной с топливом теплоты, поэтому отношение η_i/α характеризует произведение η_i на количество введенной с топливом теплоты, т. е. количество теплоты, превращенной в индикаторную работу. При α < α_м отношение η_i/α начинает уменьшаться и происходит снижение р_i. Кроме того, соответственно понижается величина η_м и, как следствие этих причин, падает значение p_e(N_e).

Индикаторный КПД возрастает при обеднении смеси до определенного предела , который соответствует оптимальному сочетанию полноты и скорости сгорания, а также величины теплоемкости ОГ. Дальнейшее обеднение смеси приводит к ухудшению условий воспламенения и снижению скорости сгорания, что выражается в снижении η _i и увеличении g_c. На последнее также влияет уменьшение η_м. По этой причине α_эк, соответствующий g_{e min} несколько меньше . При сильном обеднении смеси работа двигателя становится неустойчивой, вплоть до прекращения сгорания в отдельных цилиндрах и циклах.

Рис..2. Регулировочная характеристика по составу смеси при постоянной мощности Ne=15,7 кВт; n= 2000 мин-1

Таким образом, рациональная регулировка бензинового двигателя должна находиться в пределах между α_м и α_эк. На режимах полной нагрузки состав смеси целесообразно устанавливать несколько беднее α_м: уменьшение при этом мощности на 1...2% приводит к повышению экономичности примерно на 10%. На частичных нагрузках состав смеси стремятся устанавливать несколько богаче α_эк: при малом снижении экономичности это обеспечивает резерв на случай обеднения смеси, понижения температуры воздуха, технологических отклонений и т. д.

При снятии регулировочных характеристик вторым способом (N_e =const) α_эк, как и в первом случае, определяется минимальным значением g_e или G _т (рис. 2).

С уменьшением нагрузки и частоты вращения зона рационального регулирования сужается, смещаясь в область более богатых смесей. Уменьшение α_эк при снижении частоты вращения связано с ухудшением смесеобразования во впускном трубопроводе и турбулизации заряда в цилиндре. Уменьшение а» при снижении нагрузки вызывается ухудшением условий воспламенения и сгорания из-за более низких температур и давлении в цилиндре, а также из-за уменьшения концентрации топлива и кислорода вследствие увеличения разбавления заряда остаточными газами.

У современных бензиновых двигателей α_эк„ в широком диапазоне нагрузок лежит в пределах 1,1...1,2, уменьшаясь по мере прикрытия ДЗ до α_эк = 0,9... 1,00. У двигателей с наиболее совершенным рабочим процессом α_эк достигает 1,35... 1,40.

На базе регулировочных характеристик по составу смеси можно получить характеристики оптимального регулирования ХОР) (рис. 3). В этом случае g_{e min} для каждого значения нагрузки определяют путем проведения огибающей к кривым удельного расхода топлива на регулировочных характеристиках. Точки касания огибающей определяют оптимальное сочетание α, j_о.з..1 и η_v для данной нагрузки. Величина α, которая при данной нагрузке обеспечивает минимальный удельный расход топлива, называется пределом эффективного обеднения α_эф .

При снятии регулировочных характеристик по составу смеси третьим способом, т. е. при

G _T =const критерием оптимального по экономичности состава смеси при каждом значении G _T может служить максимум мощности в зависимости от расхода воздуха или состава смеси (рис..4). Для получения ХОР в этом случае достаточно соединить точки максимумов N_e на каждой ветви таких регулировочных характеристик. При этом, если вместо расхода топлива используется пропорциональная G _T величина длительности управляющего импульса форсунки τ, получаемые законы топливоподачи τ=f(G_т) сразу служат исходным материалом для построения базовых матриц для управления впрыскиванием бензина.

Рис.3. Характеристика оптимального регулирования: iVh = 1,1 л; n = 2000 мин -1	Рис.4. Регулировочная характеристика по составу смеси при G т = const

 

Нормы на выброс токсичных веществ могут рассматриваться в качестве дополнительных ограничений при выборе регулировок системы питания.

 

Date: 2015-05-09; view: 1346; Нарушение авторских прав