Глава 2

Двигатель

Дизель – основной вид двигателя, применяемого на тракторе. Дизелем называется поршневой двигатель, который вырабаты-

вает механическую энергию при сгорании топливовоздушной смеси, образующейся внутри его цилиндров. Самовоспламенение топлива, впрыскиваемого в камеры сгорания цилиндров дизеля в мелко распыленном виде, происходит вследствие окисления и нагрева его капель при их контакте с нагревшимся в результате сжатия воздухом.

В качестве топлива для дизелей используются углеводороды, получаемые из сырой нефти прямогонным способом или другими технологическими процессами и выкипающие в количестве 50% при температуре 255…280 °С и почти полностью (до 90%) при температуре 330…360 °С. Для углеводородного топлива нормируется температура не только его застывания, но и помутнения, при которой интенсифицируется забивание топливных фильтров кристаллами парафина.

Основными достоинствами дизелей по сравнению с бензиновыми двигателями, предопределяющими преимущественное применение дизелей в качестве тракторных двигателей, являются:

-более высокая (на 30...40%) топливная экономичность;

-меньшая пожароопасность как самого двигателя в эксплуатации, так и топлива при его хранении;

-меньшее содержание в отработавших газах дизеля токсичных и канцерогенных веществ.

Вместе с тем по сравнению с бензиновыми двигателями одинаковой мощности дизели отличают:

-более высокая стоимость в основном за счет прецизионной топливоподающей аппаратуры;

-большая металлоемкость, как следствие необходимости повышения прочности, жесткости и износостойкости их деталей, подвергающихся высоким нагрузкам от газовых сил в цилиндрах;

-затрудненный пуск при низких температурах окружающей

среды;

-повышенные уровни шума и вибраций.

Ведущими фирмами-производителями тракторных дизелей реализовано большое количество мероприятий, направленных на уменьшение перечисленных недостатков.

Бензиновые двигатели используют (во все уменьшающихся количествах) на мини-тракторах, мотоблоках, средствах малой механизации и в качестве пусковых двигателей мощных дизелей.

42

2.1. Устройство дизеля, его рабочий цикл, энергетические и экономические показатели

Устройство и принцип действия дизеля, его механизмов и функции систем. Поршень 1 цилиндров (рис. 2.1,a), представляющий собой перевернутый вверх дном стакан, с помощью поршневого пальца шарнирно соединен с верхней головкой шатуна 2, нижняя головка которого надета на шатунную шейку кривошипа 3. Опорные (коренные) шейки кривошипа вращаются в подшипниках, размещенных в поперечных перегородках верхней половины картера 5. При вращении кривошипа вокруг своей продольной оси поршень совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре 6, выполняющего для него роль направляющей поверхности. Нижней половиной картера является поддон 4, служащий резервуаром для смазочного материала (масла).

Вмногоцилиндровом дизеле его кривошипы объединены в единую деталь - коленчатый вал, а цилиндры - в блок цилиндров. Для повышения жесткостей блока цилиндров и картера их обычно выполняют в виде единой литой детали - блок-картера. Сверху блок-картер накрыт общей для всех цилиндров или индивидуальными для каждого цилиндра головками 7, в которых расположены органы газораспределения дизеля. Они обеспечивают впуск в цилиндр прошедшего через очиститель 10, через впускную трубу 8 и открытый впускной клапан 9 воздуха, а также выпуск из цилиндра в атмосферу продуктов сгорания топлива через открытый выпускной клапан 12 и трубу 13. Движениями клапанов управляют кулачки 11, выполненные за одно целое с распределительным валом или валами.

Вголовке цилиндра через форсунку 14 производится впрыскивание мелко распыленного топлива в воздух, который заполнил камеру сгорания, расположенную в днище поршня. Образующиеся при сгорании впрыснутого топлива газы резко повышают давление в цилиндре, вызывая опускание поршня и вращение кривошипа (коленчатого вала), которое передается трансмиссии и ходовой части трактора. Совершаемая газами работа и, следовательно, мощность дизеля могут изменяться в зависимости от количества впрыскиваемого и сгорающего в его цилиндрах топлива. Однако такое изменение должно быть пропорционально изменению количества находящегося в цилиндрах воздуха, иначе сгорание топлива будет неполным и в отработавших газах появятся токсичные вещества (оксид углерода, несгоревшие углеводороды и др.), а также твердые частицы - сажа.

Для увеличения весового наполнения цилиндров воздухом широко применяют наддув – предварительное сжатие воздуха в специ-

43

44

Рис. 2.1. Принципиальные схемы дизелей:

а - без наддува; б - с газотурбинным регулируемым наддувом и охлаждением наддувочного воздуха

альном компрессоре. Наиболее широко распространен наддув с помощью турбокомпрессора, в котором рабочее колесо центробежного компрессора закреплено на одном валу с колесом газовой турбины (рис. 2.1,б). Отработавшие в цилиндрах дизеля газы из выпускного трубопровода 13 поступают в сборную улитку турбины, а из нее - в радиальные каналы между лопатками 19 ее рабочего колеса. Расширяясь в каналах, газы приводят рабочее колесо во вращение вместе с валом и колесом компрессора. Атмосферный воздух через патрубок 21 поступает в радиальные сужающиеся каналы между лопатками 20 колеса компрессора. Под действием центробежной силы воздух сжимается, выходит в сборную улитку и направляется либо непосредственно в цилиндры дизеля (штриховой трубопровод), либо в охладитель 22. В нем нагревшийся при сжатии в компрессоре воздух охлаждается и повышает свою плотность. Охлаждение наддувочного воздуха производится либо атмосферным воздухом (как на схеме), просасываемым вентилятором 23 системы охлаждения дизеля, либо жидкостью, прошедшей через радиатор этой системы.

Создаваемое турбокомпрессором давление наддувочного воздуха часто регулируется с помощью автоматического клапана 16. При определенном давлении диафрагма 15 прогибается вверх, клапан 16 поднимается и часть отработавших газов уходит через него в выпускной трубопровод дизеля, минуя турбину 19. При этом частота вращения ротора турбокомпрессора и, следовательно, создаваемое им давление наддува стабилизируются.

Дизель имеет два механизма: кривошипно-шатунный механизм и механизм газораспределения.

Кривошипно-шатунный механизм создает вращательное движе-

ние вала, от которого крутящий момент передается потребителям.

Неподвижными деталями являются:

-блок-картер в сборе с крышками и вкладышами коренных подшипников коленчатого вала;

-прикрепленные к блок-картеру общая (или индивидуальные) головка цилиндров, масляный поддон, картер маховика, крышка привода механизма газораспределения. Эти детали образуют остов (корпус) дизеля, к которому крепятся его вспомогательные агрегаты, а также кронштейны, через которые он опирается на раму трактора.

К подвижным деталям относятся:

-поршень в сборе с компрессионными и маслосъемными кольцами, поршневым пальцем и деталями его фиксации (поршневая группа);

-шатун в сборе с втулкой-подшипником поршневого пальца, крышкой его кривошипной головки, болтами ее крепления к телу ша-

45

туна, вкладышами шатунного подшипника (шатунная группа); - коленчатый вал в сборе с противовесами, гасителем его кру-

тильных колебаний, маховиком, ведущими деталями привода механизма газораспределения и вспомогательных агрегатов (кривошипная группа).

Механизм газораспределения обеспечивает своевременные впуск атмосферного воздуха в цилиндры дизеля и выпуск из них отработавших газов. Он включает в себя ведомые детали его привода, распределительный вал с кулачками привода клапанов, толкатели, штанги и коромысла с их осями и стойками осей, клапаны с пружинами и деталями их фиксации.

Системы дизеля выполняют следующие основные функции.

Система питания воздухом обеспечивает впуск в цилиндры дизеля очищенного воздуха непосредственно из атмосферы, или после сжатия его в компрессоре, или после охладителя. Эта система включает воздухоочиститель, индикатор запыленности очищенного в нем воздуха, компрессор агрегата наддува, охладитель наддувочного воздуха, воздушные трубопроводы.

Система питания топливом обеспечивает хранение на тракторе запаса топлива, его фильтрацию, дозирование в зависимости от режима работы дизеля, впрыскивание в цилиндры по заданному закону в мелко распыленном виде и в наивыгоднейшие моменты времени. Система включает топливный бак, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, подкачивающий насос, насос высокого давления, регулятор частоты вращения дизеля, корректоры цикловой подачи топлива, трубопроводы высокого и низкого давления, форсунки.

Система выпуска отработавших газов обеспечивает выпуск из цилиндров продуктов сгорания топлива либо непосредственно в атмосферу, либо через турбину агрегата наддува. В эту систему входит турбина с клапаном перепуска газов или без него, устройства для снижения содержания в отработавших газах токсичных веществ и сажи, глушитель шума выпуска, искрогаситель, газовые трубопроводы.

Система охлаждения обеспечивает наивыгоднейшее тепловое состояние дизеля в зависимости от режима его работы и температуры окружающей среды путем регулируемой отдачи охлаждающему агенту части количества теплоты, выделившейся при сгорании топлива и трении подвижных деталей. Агентами охлаждения являются специальные жидкости или атмосферный воздух. В зависимости от вида агента система охлаждения включают:

- жидкостные рубашки охлаждения цилиндров и их головок, насос, вентилятор, радиатор, соединительные трубы или шланги;

46

- ребра охлаждения цилиндров и их головок, вентилятор, дефлекторы. Обе системы имеют автоматические регулирующие устройства, термостаты, гидравлические, вязкостные или электромагнитные муфты управления частотой вращения вентилятора или его автономный электропривод.

Система смазывания обеспечивает снижение потерь мощности дизеля на преодоление трения между его движущимися деталями и отвод теплоты трения путем создания между ними слоя смазочного материала. Система включает резервуар масла (поддон или специальный бак), насос с маслоприемником, фильтры грубой и тонкой очистки масла, его охладитель, предохранительные и перепускные клапаны, заливную горловину, сливную пробку, измеритель уровня масла в резервуаре, трубопроводы и соединительные шланги.

Система вентиляции картера обеспечивает поддержание в заданных пределах давления газов, прорвавшихся в картер через компрессионные поршневые кольца, путем их отсоса в находящуюся под разрежением зону впускного тракта дизеля. Эта зона находится в трубопроводе после воздухоочистителя, но перед турбокомпрессором. Эта система состоит из отделителя взвешенных в картерных газах капель масла и газоотводящего трубопровода.

Индикаторная диаграмма рабочего цикла четырехтактного дизеля. Рабочим циклом, происходящим в цилиндре дизеля, называется комплекс следующих друг за другом в одной и той же последовательности физических и химических процессов, в результате которого выделяющееся при сгорании топлива количество теплоты преобразуется в механическую работу.

Рабочий цикл наиболее полно характеризуется индикаторной диаграммой (рис. 2.2) – зависимостью изменения давления Р (МПа) газов внутри цилиндра дизеля от занимаемого ими надпоршневого объема (см3 или л). Диаграмма может быть получена как расчетным, так и экспериментальным путем. В первом случае используются известные термодинамические зависимости, а во втором - комплекс приборов (индицирующая аппаратура), состоящий из датчика давления, усилителя сигнала и регистрирующего прибора (например, осциллографа).

Тактом называется перемещение поршня от ВМТ до НМТ или наоборот. Плоскость, в которой находится верхняя кромка поршня при его наибольшем удалении от оси кривошипа, называется верхней мертвой точкой - ВМТ (см. рис. 2.1). При таком положении поршня кривошип направлен вверх, шатун является его продолжением и оба они лежат на оси цилиндра.

Плоскость, в которой находится та же кромка поршня при его

47

минимальном удалении от оси кривошипа, называется нижней мертвой точкой – НМТ. При таком положении поршня кивошип направлен вертикально вниз.

Рабочий цикл может осуществляться за два или четыре такта. Подавляющее большинство тракторных дизелей работают по четырехтактному циклу, обеспечивающему их лучшую топливную экономичность, меньшую дымность и токсичность отработавших газов. По двухтактному циклу работают бензиновые двигатели, с помощью которых осуществляется пуск дизеля.

На рис. 2.2 представлены индикаторные диаграммы безнаддувного (рис. 2.2,а) и наддувного (рис. 2.2,б) дизелей, а также круговая диаграмма (рис. 2.2,в) фаз их газораспределения, на которой обозначены моменты начала открытия и конца закрытия впускного и выпускного клапанов.

Такт I - такт впуска r - а, в течение которого кривошип поворачивается от угла ϕ = 0° до ϕ = 180°, а поршень перемещается соответственно от ВМТ до НМТ. Во время этого такта атмосферный воздух через открытый впускной клапан заполняет освобождаемый поршнем объем цилиндра - процесс его наполнения. Открытие впускного клапана (точка 1) начинается еще до прихода поршня в ВМТ.

Такое опережение открытия впускного клапана на угол ϕ 1 поворота коленчатого вала (ϕ 1 =10...20° до в ВМТ) необходимо для того, чтобы к началу такта впуска воздуха в цилиндр было открыто определенное проходное сечение клапанной щели.

При дальнейшем повороте кривошипа клапан достигает положения полного открытия, после чего начинает закрываться, однако к моменту прихода поршня в НМТ (точка а) он все еще остается частично открытым.

Поступающий в цилиндр поток воздуха получает вращательное движение благодаря тому, что впускной канал в головке цилиндра выполнен винтообразной формы или направлен касательно (тангенциально) к окружности цилиндра. Такое вращательное движение воздух сохраняет до конца следующего такта, что способствует лучшему перемешиванию с ним впрыскиваемого в камеру сгорания топлива.

Давление воздуха в цилиндрах дизелей без наддува (рис. 2.2,а) во время такта впуска ниже атмосферного Ро, поскольку при движении до цилиндров поток воздуха преодолевает ряд сопротивлений впускного тракта (воздухоочистителя, поворотов и шероховатостей поверхностей трубопровода, щели впускного клапана). Поэтому давление в конце такта впуска Ра=0,08…0,09 МПа.

Поступающий в цилиндр воздух нагревается при смешивании с

48

остаточными газами - продуктами сгорания топлива во время предыдущего цикла, занимавшими объем Vс и имевшими высокую (до 1000 К) температуру. Кроме того, воздух нагревается при соприкосновении с горячими поверхностями (днищами поршня и головок цилиндров, а также его стенками). В результате, температура смеси воздуха и остаточных газов в конце такта впуска Та= 310…350 К. Такой подогрев снижает плотность воздуха и, следовательно, весовое наполнение им цилиндра.

Рис. 2.2. Индикаторные диаграммы дизелей:

а - без наддува; б - с наддувом; в - диаграмма фаз газораспределения

При наддуве (рис. 2.2,б) в результате предварительного сжатия воздуха в компрессоре его давление в конце такта впуска повышается до 0,15…0,18 МПа и более, а температура - до 380…400 К. Примене-

49

ние охладителя наддувочного воздуха позволяет снизить эту температуру до 330…340 К, в значительной степени компенсировать уменьшение его плотности и дополнительно повысить его весовое количество в цилиндре.

Такт П - такт сжатитя а – с (рис. 2.2,в), в течение которого кривошип поворачивается от угла ϕ = 180° до угла ϕ =360°, а поршень перемещается от НМТ до ВМТ. В начале этого такта при угле запаздывания закрытия впускного клапана ϕ 2 = 40…60° после НМТ, последний хотя и движется в направлении своего закрытия, но все еще оставляет частично открытым впускное отверстие в головке цилиндра и полностью закрывает его только в точке 2. В этот период движущийся по впускному трубопроводу поток воздуха продолжает поступать в цилиндр под действием собственной силы инерции, преодолевая повышающееся давление в цилиндре. Этот процесс "дозарядки" цилиндра позволяет увеличить весовое наполнение его воздухом.

После закрытия впускного клапана процесс наполнения заканчивается и происходит сжатие в цилиндре воздуха, сопровождающееся повышением его давления и температуры.

При положении поршня, соответствующем на индикаторной диаграмме точке с', в камеру сгорания через форсунку начинает впрыскиваться топливо. Угол, на который кривошип в этот момент "недовернулся" до ВМТ называется углом опережения начала впры-

скивания топлива θ °.

Вследствие высокого давления топлива, достигающего в процессе его впрыскивания 60…150 МПа, а также малых диаметров сопловых отверстий форсунки (0,17…0,35 мм), его струи распадаются на мелкие капли (10…80 мкм). Их перемешивание с нагревшимся при сжатии до 700…900 К воздухом называется процессом смесеобразования, во время которого капли топлива нагреваются и окисляются, т. е. подготавливаются к самовоспламенению, которое происходит при положении поршня, соответствующем точке с" на индикаторной диаграмме.

Давление Рс и температура Тс газов в цилиндре в момент прихода поршня в ВМТ (точка с) у дизелей без наддува составляют соответственно 4…5 МПа и 800…900 К. У дизелей с наддувом вследствие больших значений давления и температуры (точка а) эти параметры повышаются соответственно до 6...7 МПа и 1000…1100 К.

Такт III - такт расширения с - z - в, в течение которого кривошип поворачивается от угла ϕ = 360° до угла ϕ = 540°, а поршень перемещается от ВМТ до НМТ, совершая рабочий ход. Во время этого такта в цилиндре происходят три процесса - сгорания, расширения

50

продуктов сгорания и начала их выпуска, причем первый из них начался еще в конце такта сжатия.

В процессе сгорания топлива происходит резкое повышение давления и температуры газов в цилиндре. Впрыскивание топлива в цилиндр еще продолжается и заканчивается только через несколько градусов поворота кривошипа после ВМТ. Максимальное значение давление газов в цилиндре достигается через 10…15о после ВМТ - в точке z диаграммы - и составляет у дизелей без наддува 7…9 МПа, а у дизелей с наддувом 10...I2 МПа, вследствие сгорания большего количества впрыснутого топлива. Соответственно различаются и максимальные температуры цикла: соответственно 1900…2000 К и

2100…2300 К.

Процесс расширения продуктов сгорания топлива происходит по мере дальнейшего удаления поршня от ВМТ. Во время этого процесса расширяющиеся газы совершают полезную механическую работу. При положении поршня, соответствующем точке 3 на индикаторной диаграмме, начинает открываться выпускной клапан.

Процесс выпуска продуктов сгорания топлива из цилиндра на-

чинается в момент, когда кривошип еще "недовернулся" до 540° на

угол опережения открытия выпускного клапана (ϕ 3 = 40…60о). За этот период из цилиндра под достаточно большим давлением в выпускной трубопровод выходит до 60…70% продуктов сгорания. Давление в цилиндре при этом снижается более интенсивно, чем до точки 3. Вследствие этого уменьшается работа, затрачиваемая на принудительное выталкивание поршнем остальной части продуктов сгорания, во время последующего такта выпуска.

Давление и температура газов в цилиндре в конце такта расширения (точке b) составляют: у дизелей без наддува соответственно Рb = 0,2…0,3 МПа и Тb = 1000…1100 К, а у дизелей с наддувом - Рb = 0,4…0,5 МПа и Tb = 1200…1300 К. С такими параметрами газы поступают либо в выпускную трубу трактора или турбокомпрессор дизеля.

Такт IV - такт выпуска b - r в течение которого, кривошип поворачивается от угла ϕ = 540° до угла ϕ = 720°, завершая второй оборот, а поршень перемещается от НМТ до ВМТ. Выталкиваемые поршнем продукты сгорания преодолевают ряд газодинамических сопротивлений - клапанной щели, поворотов и шероховатостей поверхностей выпускного трубопровода, проточной части турбокомпрессора, глушителя шума выпуска, искрогасителя. Поэтому давление выталкиваемых газов в цилиндре во время этого такта выше атмосферного давления Ро и к его концу (в точке r) в зависимости от наличия или отсутствия наддува составляет Рr = 0,12…0,20 МПа, а температура

51

Тr = 900…1100 К.

Однако процесс выпуска к этому моменту не заканчивается, а продолжается до закрытия выпускного клапана в начале следующего рабочего цикла (точка 4). Угол запаздывания закрытия выпускного клапана ϕ 4 = 10…20° поворота кривошипа после ВМТ позволяет воздуху, поступающему в цилиндр через уже открывающийся впускной клапан, вытеснить из объема камеры сгорания часть заполняющих ее отработавших газов в выпускной трубопровод. Вследствие этого уменьшается подогрев отработавшими газами поступающего в цилиндр воздуха и возрастает весовое наполнение им цилиндра.

Интервал поворота кривошипа ϕ 1 +ϕ 4 между двумя последовательными циклами, во время которого впускной клапан уже начинает открываться, а выпускной еще кончает закрываться, т. е. оба клапана находятся в приоткрытых положениях, называется перекрытием кла-

панов.

Основные технико-экономические показатели дизеля. Сред-

нее индикаторное давление Рi рабочего цикла. Площадь под линией,

изображающей на индикаторной диаграмме какой-либо процесс (или несколько процессов), пропорциональна работе, совершаемой газами в цилиндре во время этого процесса или затрачиваемой на его (их ) совершение.

Так, площадь Fmczbn диаграммы (рис. 2.3) пропорциональна работе, совершаемой газами во время процессов сгорания, расширения, и части процесса выпуска. Площадь Fnacm пропорциональна работе, затрачиваемой на осуществление процесса сжатия.

Таким образом, результирующая работа газов, которая может быть преобразована в полезную механическую работу, пропорцио-

нальна разности этих площадей: Fпол = Fmczbn - Fnacm.

На выталкивание газов поршнем из цилиндра работа всегда только затрачивается. При заполнении цилиндра воздухом работа может как затрачиваться (в дизелях без наддува), так и получаться (в дизелях с наддувом), так как в этом случае давление сжатого в компрессоре воздуха способствует перемещению поршня от ВМТ к НМТ.

При обработке индикаторных диаграмм с целью определения среднего индикаторного давления цикла эти работы в процессах газообмена не учитываются ввиду их сравнительной малости и условно относятся к механическим потерям в дизеле.

Площадь Fпол может быть представлена в виде равновеликой ей площади прямоугольника efgl, построенного на том же основании рабочего объема цилиндра Vh'. Тогда высота ef этого прямоугольника представляет собой условное постоянное по величине давление газов

52

Рис. 2.3. Геометрическая интерпретация среднего индикаторного давления цикла

в цилиндре, пропорциональное работе, которую они совершили бы за один такт, и равное работе, совершаемой ими за все четыре такта цикла при их изменяющемся давлении. Такое давление называется

средним индикаторным давлением цикла Рi.

Индикаторная мощ-

ность (кВт) четырехтактного дизеля, т.е. работа, которую могли бы за единицу времени совершить газы во всех его цилиндрах при давлении Рi , определяется по уравнению:

Ni = PiiVh'n ,

120

где Pi - среднее индикаторное

давление цикла в одном цилиндре, МПа; i - количество цилиндров в дизеле; Vh' - рабо-

чий объем одного цилиндра, л; n - частота вращения коленчатого вала дизеля, мин-1.

Механический КПД.

Часть работы, совершаемой газами в цилиндрах дизеля, расходуется на преодоление трения между его деталями, привод механизма газораспределения и вспомогательных агрегатов, а также на осуществление процессов газообмена. Эти затраты работы газов

оцениваются механическим КПД дизеля η м. У современных тракторных дизелей этот показатель лежит в пределах 0,8...0.9, причем большее значение относится к дизелям с наддувом.

Среднее эффективное давление Ре рабочего цикла пропорцио-

нально работе, совершаемой газами в цилиндре дизеля за один цикл, за исключением ее затрат, учитываемых механическим КПД. Эта работа передается через коленчатый вал дизеля трансмиссии трактора. Среднее эффективное давление рабочего цикла, МПа,

Pе = Рiη м .

53

Ниже приведены значения Рe при работе дизеля на режиме номинальной мощности.

Дизель ……… Безнаддувный	С наддувом	С наддувом и охлаждением
Ре, МПа ……. 0,7…0,8		наддувочного воздуха
	0,9…1,0	1,0…1,2

Эффективная мощность (кВт) четырехтактного дизеля определяется по уравнению, аналогичному уравнению индикаторной мощности:

Ne = PeiVh'n .

120

Изменения эффективной мощности Ne в зависимости от часто-

ты n вращения коленчатого вала дизеля называется скоростной характеристикой его эффективной мощности. Если при этом количество топлива, впрыскиваемого в цилиндры дизеля, является максимальным (соответствующим работе трактора при полной нагрузке), т.е. когда орган управления подачей топлива находится на упоре в винтограничитель, то развиваемая дизелем мощность будет также максимальной. В этом случае его скоростная характеристика называется

внешней (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Внешняя скоростная характеристика дизеля

54

В энергонасыщенном тракторе вся мощность двигателя не может реализоваться в тягу на крюке ввиду повышенной пробуксовки движителя или недопустимо высоких нагрузок на детали трансмиссии. Поэтому в зависимости от условий работы трактора, например, с отключенным ВОМ или на пониженных передачах, крутящий момент М двигателя, а с ним и мощность (ее первый уровень) ограничивают определенными значениями. Для этого специальное устройство, связанное с механизмом включения ВОМ или механизмом переключения передач трактора, переставляет ограничитель хода рейки топливного насоса высокого давления дизеля.

Таким образом, полную мощность (ее второй уровень) двигатель может развивать только при его дополнительной загрузке через ВОМ или при движении трактора на высших передачах.

Частота вращения n коленчатого вала изменяется от минимально устойчивой nmin до ограничиваемой регулятором nдн (номинальной частоты вращения), при которой развиваемая дизелем мощность достигает максимального значения - номинальная мощность Nдн . Эта

мощность является одним из основных показателей дизеля. Примерные применяемости дизелей с различными значениями Nдн и количе-

ством i цилиндров приведены в табл. 2.1.

Литровая мощность N л (кВт/л), оценивающая уровень форсированности дизеля,

			N	л	=	Nдн
						iV '
						h
2.1. Применяемость дизелей с различной номинальной мощностью Nдн
и числом i цилиндров
Nдн , кВт		i				Применяемость дизелей
10…25		2	Мини-тракторы, мотоблоки, средства малой механи-
			зации
25…70		4	Пропашные,			пахотные, садово-виноградниковые и
			другие тракторы, бульдозеры, экскаваторы
			Пропашные, пахотные, трелевочные и другие тракто-
70…180		6	ры, экскаваторы, бульдозеры, грейдеры и другие до-
			рожно-строительные машины
180…300		6 Р,	Пахотные и промышленные тракторы, зерно- и сило-
		6 V	соуборочные самоходные комбайны
до 350		8 V	Промышленные тракторы, самоходные кукурузоубо-
и более			рочные комбайны
Примечание.		P - рядное, V- образное двухрядное расположение цилиндров

55

Ниже приведены значения литровой мощности дизелей различных моделей.

	Дизель ………… Безнаддувный	С наддувом			С наддувом и охлаждением
	Литровая				наддувочного воздуха
		15…18			19…21
	мощность, кВт/л ... 10…15
	Крутящий момент М ( H м ), развиваемый дизелем,
	M =	9550	Ne
			n

Экспериментально он определяется с помощью электрического или гидравлического тормоза.

Внешняя скоростная характеристика М = f(n) приведена на рис. 2.4. При увеличении нагрузки на трактор частота вращения вала его дизеля уменьшается от максимального его значения на режиме холо-

стого хода nдх до nдн . Это уменьшение частоты невелико и составляет

7…10% благодаря действию регулятора, автоматически увеличивающего количество впрыскиваемого в цилиндры дизеля топлива по мере увеличения действующей на него нагрузки. В результате этого, крутящий момент М возрастает от нуля до значения M дн , соот-

ветствующего номинальной мощности дизеля Nдн . Этот участок ха-

рактеристики М называется ее регуляторной ветвью.

При дальнейшем увеличении нагрузки на трактор, т.е. при перегрузке дизеля, частота вращения его коленчатого вала и, следовательно, скорость движения трактора резко уменьшаются вследствие прекращения действия регулятора. Однако благодаря включению в работу прямого корректора топливоподачи, продолжающего (хотя и с меньшей интенсивностью) автоматически увеличивать подачу топлива в цилиндры дизеля, его крутящий момент продолжает возрастать

до M дм при частоте вращения, сниженной до nдм . Этот участок характеристики М называется ее корректорной ветвью.

Запас крутящего момента ∆ М = М дм − М дн позволяет трактору

преодолевать перегрузку и продолжать движение хотя и с меньшей скоростью, но без переключения передач в коробке, что снижает утомляемость тракториста. Запас крутящего момента ∆ М характери-

зуется коэффициентом приспособляемости К дизеля к действующей на него нагрузке:

К= Мдм Мдн .

Усовременных тракторных дизелей К = 1,15…1,44.

Часовой расход топлива GT есть количество топлива в кг, из-

56