2. Понятие о характеристиках двигателя.

Транспортные двигатели эксплуатируются в условиях, требующих изменения в широких пределах скоростного и нагрузочного режимов работы. Для оценки эффективности функционирования ДВС при его работе на различных режимах и при различных значениях регулировочных параметров служат характеристики двигателя.

Характеристикой ДВС называется зависимость (как правило, графическая) показателей двигателя от режима работы или от параметров, связанных с регулировкой его основных систем.

Режимы работы двигателя определяются нагрузкой ре, Nе и частотой вращения коленчатого вала п.

Характеристики, представляющие собой зависимость показателей работы двигателей от частоты вращения при неизменном положении органа управления (дроссельной заслонкой — для карбюраторного двигателя с искровым зажиганием, регулятором — для дизеля), называют скоростными.

Если положение органа управления соответствует максимальной подаче топлива или горючей смеси, то такая скоростная характеристика носит название внешней.

Характеристику, полученную при работе двигателя с любым постоянным промежуточным положением органа регулирования, называют частичной скоростной характеристикой.

Внешняя скоростная характеристика двигателя позволяет определить его предельные мощностные показатели и оценить экономичность на полных нагрузках. Эта характеристика является паспортной для большинства транспортных двигателей.

Нагрузочной характеристикой называется зависимость показателей двигателя от ре (или Nе) при фиксированной частоте вращения коленчатого вала. По ней определяется предельная для данной частоты вращения мощность, а также оценивается экономичность работы двигателя при различных нагрузках.

Помимо этих характеристик для поршневого ДВС на практике широко используются так называемые регулировочные характеристики, представляющие собой зависимости показателей работы двигателя от регулируемого параметра (например, коэффициента избытка воздуха, угла опережения зажигания, угла опережения впрыскивания топлива и т. д.). Данные характеристики используются для определения оптимальных параметров работы систем топливоподачи и зажигания.

На рис. 2.5 показано поле режимов работы автомобильного двигателя. Выше оси абсцисс расположена область активных режимов работы двигателя (А). На этих режимах работа двигателя положительна. Сверху область ограничена внешней скоростной характеристикjq 1; справа — регуляторной ветвью или ветвью снижения крутящего момента при частоте вращения выше номинальной 2.

Точки, лежащие на оси абсцисс, соответствуют режиму холостого хода, начиная от минимальной частоты вращения вала на холостом ходу nmin и заканчивая так называемой разносной частотой вращения холостого хода nразн или максимальной частотой вращения при работе с регулятором nном.

Nе – эффективная мощность двигателя: 1 – внешняя скоростная характеристика двигателя на установившемся режиме при максимальной подаче топлива; 2 – регуляторная характеристика; nmin – минимальное устойчивое число оборотов коленчатого вала; ne – число оборотов коленчатого вала, соответствующее максимальной мощности; пном – предельный скоростной режим при этом Ne = Ne ном;

празн – максимальное число оборотов холостого хода при установке органов управления впуском топлива на максимальную подачу

Ниже линии абсцисс расположены пассивные режимы работы двигателя. В этой зоне, ограниченной снизу кривой момента, необходимого для проворачивания неработающего двигателя, двигатель работает в режиме выбега или на принудительном холостом ходу (ПХХ), т. е. при торможении автомобиля двигателем.

В реальной эксплуатации многие транспортные установки работают значительное время в условиях неустановившихся (переходных) режимов работы, когда показатели и тепловое состояние двигателя изменяются во времени. Это имеет место при разгоне и торможении транспортного средства двигателем, при изменении нагрузки и частоты вращения и т. д. Доля переходных режимов может быть меньшей или большей в зависимости от технологического цикла и условий эксплуатации.

В силу особенностей рабочих процессов двигателя и отдельных его систем на неустановившихся режимах показатели ДВС могут отличаться от полученных на установившихся режимах. Поэтому в ряде случаев анализ работы двигателя только по скоростным и нагрузочным характеристикам может оказаться не адекватным условиям реальной эксплуатации.

Для конкретной категории транспортных средств, на которых используется данный двигатель, можно выделить совокупность наиболее характерных режимов его работы. Так, например, для ДВС, используемых на автомобилях, осуществляющих городские перевозки, характерны относительно большие периоды работы на режимах разгона, торможения двигателем, холостого хода и на частичных нагрузках. В то же время двигатели автомобилей, предназначенных для междугородных перевозок, большой период эксплуатации работают на установившихся режимах, близких к режиму номинальной мощности.

БИЛЕТ № 21