Малюнок 14.1

Можливі режими роботи двигуна, що працює в транспортних умовах, характеризуються точками, розташованими усередині контуру, обмеженого кривою зміни потужності в залежності від частоти обертання і лініями граничних частот обертання.

При проектуванні двигунів деякі характеристики можуть бути отримані в результаті розрахунку (швидкісні і навантажувальні), хоча й у цьому випадку багато параметрів визначаються по емпіричних залежностях, отриманих на підставі обробки великого числа дослідницьких даних.

14.2 Швидкісні характеристики

Швидкісна характеристика - залежність потужності N, крутного моменту M_кр, витрати палива G_т і питомої витрати палива g_e від частоти обертання колінчастого вала двигуна. Розрізняють зовнішню і часткові швидкісні характеристики.

Швидкісну зовнішню характеристику одержують при повному відкритті дросельної заслінки карбюратора чи при положенні рейки паливного насоса дизеля, що відповідає номінальній потужності (лінії a на малюнку 14.1). Будь-яка характеристика, отримана при неповному відкритті регулюючого органа двигуна, називається частковою швидкісною характеристикою (лінії b на малюнку 14.1).

Зовнішня швидкісна характеристика дозволяє визначити максимальні показники потужності двигуна й оцінити його економічність при повних навантаженнях. Характеристику одержують у діапазоні від мінімальної стійкої частоти обертання до ~1.2n_ном, де n_ном - частота обертання, зазначена заводом-виготовлювачем для номінальної потужності.

Для оцінки стійкості режиму двигуна при роботі за зовнішньою характеристикою використовують коефіцієнт пристосовності К, що дорівнює відношенню максимального крутного моменту (чи середнього ефективного тиску) при роботі двигуна за зовнішньою характеристикою до крутного моменту (чи середнього ефективного тиску), що відповідає номінальній частоті обертання вала двигуна.

Для транспортних карбюраторних двигунів коефіцієнт пристосовності дорівнює 1.25 – 1.35, для транспортних дизелів 1.05-1.15, причому менші значення коефіцієнта пристосовності мають двигуни з наддувом.

Швидкісний діапазон усталеної роботи двигуна оцінюється швидкісним коефіцієнтом K_c, який рівен відношенню частоти обертання, що відповідає максимальному крутному моменту, при роботі двигуна за зовнішньою характеристикою, до частоти обертання на номінальному режимі. Швидкісний коефіцієнт у карбюраторних двигунів складає 0.45 – 0.55, а в дизелів 0,55 – 0,70 (при наддуві до 0.8).

З достатнім ступенем точності зовнішні швидкісні характеристики можна побудувати за результатами теплового розрахунку для режиму максимальної потужності двигуна. Діапазон можливих змін швидкості обертання лежить в інтервалі від 600 об/хв до 1.2n_ном для карбюраторних двигунів і від ~350 об/хв до n_ном для дизелів.

Залежність потужності двигуна від швидкості його обертання можна виразити наступним узагальненим вираженням

Для карбюраторних двигунів приведене вираження спрощується і здобуває вид

Для дизелів з нерозділеною камерою згоряння рекомендується залежність

для передкамерних дизелів

і вихрокамерних

Питома ефективна витрата палива визначається наступними рівняннями:

для карбюраторних двигунів

для дизелів з нерозділеними камерами

На малюнку 14.2 як приклад представлені розрахункові зовнішні швидкісні характеристики одного з карбюраторних двигунів.

Двигуни внутрішнього згоряння часто працюють з перемінною частотою обертання колінчастого вала, але при постійному положенні органа керування, що відповідає меншій подачі палива чи суміші, ніж при роботі за зовнішньою характеристикою. Залежність ефективної потужності двигуна від частоти обертання його вала при різних положеннях органа керування подачею палива чи суміші називають частковими швидкісними характеристиками.

При роботі за частковою швидкісною характеристикою з цикловою подачею палива, яка близька до номінальної і відповідає найбільш економічній роботі дизеля, ефективний ККД може бути навіть вище, ніж при роботі за зовнішньою швидкісною характеристикою.