ДВЗ конспекти лекций нова прог

Якщо в карбюраторному двигуні паливо розпилюється внаслідок тертя повітря об паливо, то в дизельному − внаслідок тертя палива об відносно спокійне стиснуте повітря; тому для того, щоб паливо розпилювалося краще, треба подавати його в середовище стиснутого повітря з великою швидкістю, що й досягається за рахунок тиску впорскування.

З підвищенням тиску впорскування зростає швидкість витікання палива, зменшуються розміри крапель палива, тобто підвищується тонкість розпилення. Тиск впорскування палива в двигунах з нерозділеною камерою згоряння дорівнює 20…40 МПа, у тихохідних потужних двигунах і 70…100 МПа, - у швидкісних, а при застосуванні насос-форсунок 150…180 МПа. У двигунах, які мають розділену камеру згоряння, тиск впорскування становить 10…15 МПа. При таких тисках швидкість витікання палива становить 150-400 м/с, що забезпечує потрібну якість сумішоутворення.

2. Вплив розпилення на процес сумішоутворення.

Вплив на розпилення палива оказують:

2.1.Конструкція розпилювача.

2.2.Тиск впорскування.

2.3.Стан середовища куди впорскується паливо.

2.4.Властивість палива.

2.1. Розпилювачі по конструкції поділяються на два типи: закритого і відкритого типу. Закритого типу поділяються на штифтові і без штифтові. По кількості отворів розпилювання розпилювачі поділяються на одноотворні і багатоотворні.

Рис. 2. типи розпилювачів форсунок.

Розпилювачі закритого типу бувають двох типів: закритого типу, без штифтові, багатоотворні (Рис. 2, а) використовують на дизелях типу ЯМЗ і КамАЗ та інших. Такі розпилювачі дають якісний розпил, з компактними факелами і невеликою конусністю, та великою пробивною спроможністю.

Розпилювачі закритого типу, штифтові, одноотворні (Рис.2. б.) мають голку (штифт) з розхідним конусом, де між штифтом і внутрішньою поверхнею соплового отвору утворюється кільцева щілина, а факел розпиленого палива утворює порожнистий факел з великою конусністю βф і малою довжиною Lф факелу, це покращує розпилення палива, але зменшує пробивну можливість факела. Такі розпилювачі використовують в роздільних камерах згоряння - вихрових та передкамерах, вони також дають якісний розпил.

Розпилювачі відкритого типу: з зустрічними струменями (Рис. 2. в.) та гвинтове розпилення (Рис. 2. г.) дають крупний, неякісний розпил і на сучасних дизелях їх не використовують.

2.2.Підвищення тиску впорскування збільшує довжиною Lф факелу та якість розпилу і його рівномірність. Тому при підвищенні навантаження і швидкісного режиму роботи двигуна підвищується якість розпилу.

2.3.Склад середовища впливає на процес сумішоутворення. З підвищенням ступеня стиску ( ) зростають тиск і температура середовища, в яку впорскується паливо. Збільшення тису приводить до збільшення опору руху факелу, що приводить до зменшення довжини факелу. При цьому якість розпилення практично не змінюється. Зростання температури повітря приводить до зменшення довжини факелу в наслідок його інтенсивного випаровування. Завихрення повітря у камері згоряння приводить до рівномірного розпилення палива у факелі та всьому об’ємі камери згоряння.

2.4.Властивість палива впливає на процес сумішоутворення. Якість палива оцінює цетанове число, яке визначається періодом затримки самозаймання, чим менше періодом затримки самозаймання тим менша жорсткість роботи дизеля, як наслідок більший термін експлуатації.

Наступним фактором, який оцінює якість палива є в’язкість палива та наявність сірки і парафіну, чим більше в’язкість палива та наявність сірки і парафіну, тим гірше розпил.

Типи камер згоряння. Камера згоряння разом з паливною апаратурою визначає умови протікання процесу сумішоутворення і згоряння у дизелі.

Камери згоряння повинні забезпечити:

1.Повне згоряння палива при мінімальній кількості повітря і за короткій час.

2.Плавне наростання максимального тиску Рz у циклі.

3.Мінімальні втрати теплоти у стінки камери згоряння.

4.Багатопаливність – можливість використання любого рідкого палива.

Сумішоутворення в нерозділених і напіврозділених камерах згоряння.

Нерозділені і напіврозділені камери згоряння найчастіше використовуються в автомобільних дизелях із значним діаметром циліндра (D≥100 мм). Головні їх переваги: простота конструкції, можливість забезпечення найвищої паливної економічності дизеля при порівняно невеликих ступенях стиску і непогані пускові якості. Основні недоліки дизелів з нерозділеними камерами пов'язані з гіршою якістю сумішоутворення на нерозрахункових режимах роботи внаслідок порушення узгодження характеристик впорскування і направленого руху повітряного заряду; високою жорсткістю роботи дизеля; підвищеними вимогами до паливної апаратури. У нерозділених і напіврозділених камерах згоряння реалізується один з трьох способів сумішоутворення: об'ємне, плівкове і об'ємноплівкове.

Об'ємне сумішоутворення здійснюється в нерозділених (однопорожнинних) неглибоких, значного діаметра (dK3/D = 0,75...0,85) камерах згоряння, наприклад, типу «Гесельман» (рис.3, а). При цьому способі основна частина палива вприскується і розміщується в об'ємі над поршнем Значна доля енергії, яка витрачається на сумішоутворення, складається із кінетичної енергії впорскування і розпилювання палива.

Рис.3. Нерозділені камери згоряння а – типу «Гесельман»; б – типу «Дойтц»; в – типу ЯМЗ; г – типу ЦНДДІ

Тому паливна апаратура повинна забезпечити проникнення факелів розпиленого палива до периферії камери згоряння, максимально заповнити ними і їх парою весь її об'єм, а всередині факелів забезпечити дрібне і однорідне розпилювання і рівномірний розподіл крапель палива. Ці вимоги жорсткі і суперечливі. Вони забезпечуються шляхом узгодження різних параметрів і факторів. Необхідна далекобійність факелів розпиленого палива забезпечується підбором розмірів соплових отворів форсунки (діаметр отворів 0,15...0,25 мм) і максимального тиску впорскування (80...100 МПа і вище); заповнення об'єму камери згоряння факелами розпиленого палива - кількістю отворів розпилювання (6...10); дрібність і однорідність розпилення - застосуванням високого тиску впорскування і отворів розпилювання форсунок малого діаметра тощо. Перелічені вимоги до паливної апаратури ускладнюють її конструкцію і знижують надійність в експлуатації.

Для забезпечення ефективного сумішоутворення у циліндрах цих дизелів створюється направлений рух повітряного заряду, узгоджений за інтенсивністю з кількістю паливних факелів. Енергія його повинна бути такою, щоб за час впорскування кут оберту повітряного заряду в циліндрі приблизно дорівнював кутові між проекціями осей отворів розпилювання на площину, перпендикулярну до осі циліндра. При цьому заряд, який рухається, заповнює дрібними каплями і парою палива міжфакельний простір. Досвід свідчить, що однаково погіршує показники дизеля як надмірна (перезавихрювання), так і недостатня (недовихрювання) інтенсивність руху заряду.

Утворення направленого руху заряду необхідної інтенсивності досягається різними конструктивними засобами. В чотиритактних двигунах сумарний ефект звичайно досягається шляхом застосування тангенціальних або гвинтових впускних каналів і за рахунок ефекту перетікання заряду з об'єму, розташованого над витискаючою поверхнею поршня, у порожнину, що міститься у днищі поршня.

Теплообмін між повітряним зарядом і паливом, який забезпечує випаровування останнього, відбувається переважно в об'ємі факела розпиленого палива. Тому деформація факелів, що рухаються, збільшує об'єм і прискорює сумішоутворення. Змішування пари палива з повітрям відбувається завдяки дифузії: пара палива дифундує у напрямку поверхні факела, де концентрація палива значно менша, ніж у ядрі. Досліди свідчать, що значний вплив на якість сумішоутворення має теплообмін у верхівках паливних факелів.

Параметри, якими характеризується об’ємне сумішоутворення:

= 1,4…1,8; W = 0,5…1,5 МПа/град; Рz = 7,5…9,0 МПа; ge = 225…255 г/квт•год.

Переваги: достатня економічність, високі пускові властивості, відносна простота конструкції головки, висока літрова потужність.

Недоліки: Жорстка робота; мала довговічність; підвищене значення коефіцієнта надлишку повітря .

Плівкове сумішоутворення здійснюється у напіврозділених камерах. При плівковому сумішоутворенні основну частину порції палива (до 90...95%), яке впорскується, подають на нагріту стінку камери згоряння в поршні під невеликим кутом, що створює умови для розтікання палива по стінці тонким шаром, а біля стінки забезпечують рух заряду з такою швидкістю, щоб був гарантований інтенсивний відтік пари палива від плівки, і щоб плівка при цьому не руйнувалась (рис. 3, б). Спочатку самозаймаються пари тієї частки палива (5 - 10%), що подається в об'єм. Ефективність сумішоутворення досягається оптимальним поєднанням товщі плівки, інтенсивності руху повітряного заряду над нею і температури стінки камери згоряння. Остання має переважне значення при сумішоутворенні і може регулюватися підбором товщини стінки камери згоряння і інтенсивності охолодження поршня. Спрямований рух повітряного заряду необхідної швидкості, як і при об'ємному сумішоутворенні, забезпечується за рахунок надання зарядові руху високої інтенсивності у впускному каналі і ефективного витиснення його з над поршневої щілини.

Параметри, якими характеризується плівкове сумішоутворення:

= 1,3…1,4; W = 1,0 МПа/град; Рz = 6,5…8,0 МПа; ge = 220…240 г/квт•год.

Переваги: висока економічність, менша жорсткість та максимальний тиск циклу.

Недоліки: Гірші пускові властивості холодного двигуна та підвищена токсичність на режимі малих і часткових навантажень; приводить до неможливості значного форсування дизеля наддувом через високу температуру деталей камери згоряння; ускладнює доводку робочого процесу.

Об’ємно-плівкове сумішоутворення здійснюється в напіврозділених камерах згоряння з відношенням dKЗ/D = 0,5...0,6. При цьому способі 40...60% циклової порції палива досягає стінок камери згоряння у поршні (рис. 3, в). Попадання палива на стінку спочатку значно зменшує швидкість його випаровування, а тому й швидкість утворення паливоповітряної суміші. Завдяки цьому знижується жорсткість роботи дизеля. Після початку згоряння і підвищення температури заряду швидкість випаровування і змішування зростає, тому завершення згоряння порівняно з об'ємним способом не дуже запізнюється. Саме це дає можливість зберегти високу економічність циклу. Важливе значення для якісного сумішоутворення у цих дизелів мають складові швидкості руху повітряного заряду, які пов'язані з напрямком і інтенсивністю перетікання його з надпоршневого простору. Перетворені із радіальних в осьові (направлені вздовж осі циліндра), вони захоплюють пару, дрібні каплі у пристінній зоні, продукти згоряння і переносять їх у глибину камери згоряння у поршні. При ході розширення під час зворотного перетікання заряду частина палива, що не згоріла, і продукти неповного згоряння переносяться в об'єм над поршнем, де знаходиться ще не використане для згоряння повітря. Це активізує сумішоутворення і догоряння.

При цьому способі сумішоутворення максимальний тиск впорскування, як правило, не перевищує 40...50 МПа, і можна застосовувати розпилювачі з чотирма-п'ятьма отворами відносно значного діаметра 0,3...0,45 мм. Є також можливість для зміщення осі камери згоряння й розпилювача відносно осі циліндра з метою збільшення діаметра впускного клапана для забезпечення кращого наповнення циліндра свіжим зарядом.

Основними недоліками двигуна з цим способом сумішоутворювання є: більша висота головки поршня; високе теплове навантаження поршня (особливо кромок горловини камери згоряння) і

головки циліндрів; необхідність роботи з більшим надлишком повітря у зв'язку з малим відносним об'ємом камери згоряння.

Різновидом цього способу є спосіб сумішоутворення у камері ЦНДДІ (рис. 3, г). У цьому випадку частина палива концентрується у пристіночному шарові. Механізм сумішоутворення в обох випадках близький до об'ємноплівкового.

Особливості сумішоутворення при наддуві. При наддуві дизеля підвищується густина, а

часто і температура заряду у циліндрі. Процеси окислення прискорюються, тому виникає необхідність в підвищенні пробивної сили факелів розпиленого палива. У той же час збільшується циклова подача палива, а тривалість впорскування бажано зберегти таку ж саму, як у дизелях без наддуву. З підвищенням частоти обертання колінчастого вала і навантаження внаслідок збільшення густини заряду і скорочення періоду затримки самозаймання суміші необхідно забезпечити більш різке зростання тиску впорскування для того, щоб зберегти необхідну ефективність сумішоутворювання і згоряння.

Ці вимоги задовольняються шляхом підвищення максимального тиску впорскування, який у сучасних дизелях досягає 160...200 МПа, зменшенням діаметру соплових каналів розпилювачів форсунок до 0,15...0,18 мм і збільшенням їх кількості до 7...8.

Сумішоутворення у розділених камерах згоряння. Розділені камери згоряння складаються із основної і додаткової камер, які з'єднуються одним або декількома каналами.

У основній камері розташовані клапани, а у додатковій встановлена форсунка. Мета розділення полягає у використанні частини енергії палива, що займається у додаткової камері, для покращення сумішоутворення у основної камері. Паливо, що займається у додаткової камері, разом з продуктами згоряння і паливом, що не згоріло, під тиском продуктів згоряння енергійно викидається у основну камеру, де основна частина палива гарно перемішується з повітрям, що у ній знаходиться і згоряє.

Основні переваги дизелів з цими камерами згоряння такі: висока якість згоряння без диміння при порівняно малих значеннях коефіцієнта надміру повітря (а = 1,2...1,3); м’яка робота дизеля: порівняно невисока токсичність відпрацьованих газів завдяки якісному згорянню; відносно низькі вимоги до паливної апаратури, тому що функції сумішоутворення виконує головним чином частка палива, що згоряє в додатковій камері.

Дизелі з розділеними камерами згоряння порівняно з нерозділеними мають і кілька істотних недоліків: гіршу паливну економічність - внаслідок втрат на перетікання заряду із камери у камеру і втрат у систему охолодження; більш складний запуск (внаслідок перелічених вище причин).

Найбільше розповсюджені два типи додаткових камер: вихрові і передкамерні. Дизелі з такими камерами називають вихрокамерними і передкамерними.

У вихровій камері згоряння вісь з'єднувального каналу направлена по дотичній до внутрішньої поверхні сферичної або циліндричної порожнини додаткової камери (рис. 4, а), що забезпечує в ній під час стискування утворення направленого вихрового руху заряду. Швидкість перетікання його через горловину складає понад 200 м/с. Паливо звичайно вприскується в напрямку до поверхні з'єднувального каналу, а повітря, що рухається, відтискує факел розпиленого палива до стінки вихрової камери. Внаслідок цього забезпечується гарний розподіл палива в цьому об'ємі, а значить, і якісне сумішоутворення. Нижню частину вихрової камери, як правило, виконують змінною, теплоізольованою, завдяки чому температура її підвищується до 870...920 К, що також сприяє якісному сумішоутворенню, особливо при високих частотах обертання колінчастого вала. Об'єм вихрової камери складає 60...80% від загального об'єму камери згоряння. (VВК ≈(60…80)%VK3) Площа поперечного перерізу з’єднувального каналу f к = 1…5 % Fп . Тому після самозаймання перезбагачена суміш, яка знаходиться у вихровій камері, під дією перепаду тиску починає перетікати у основну камеру, виконану у вигляді невеликої фасонної виїмки у поршні. Суміш втягує у згоряння зосереджене там повітря і тим самим забезпечує швидке і повне догоряння палива.

Параметри, якими характеризується вихрова камера сумішоутворення:

= 1,2…1,3; W=0,3…0,4 МПа/град; Рz =7…8 МПа; ge =260…290 г/квт•год.

Переваги: Менша жорсткість та максимальний тиск циклу та чутливість до якості розпилу палива.

Недоліки: Гірші пускові властивості, підвищена питома витрата палива в наслідок гідравлічних

іаеродинамічних втрат. Більший термін експлуатації

Упередкамерному дизелі (рис. 4,б) відносний об'єм додаткової порожнини і переріз

горловини виконуються меншими, ніж у вихро-камерних дизелів (VПК ≈(25…35)%VK3). Площа поперечного перерізу з’єднувального каналу f к = 0,3…0,8 % Fп . Цим забезпечується значне підвищення швидкості перетікання заряду (до 300...320 м/с) через з'єднувальний канал, що деякою мірою компенсує відсутність його направленого вихрового руху в камері. Паливо вприскується назустріч потоку повітря. Виникає інтенсивна турбулізація, яка сприяє якісному сумішоутворенню.

Після самозаймання перенасичена суміш, що горить, перетікає з високою швидкістю у основну камеру згоряння і тим самим забезпечує швидке і достатньо повне догоряння палива навіть при невеликому значенні коефіцієнта надміру повітря.

Параметри, якими характеризується передкамерні дизелі:

= 1,3…1,4; W = 0,3…0,4 МПа/град; Рz = 5,5…6 МПа; ge = 260…300 г/квт•год.

Переваги: Менша жорсткість та максимальний тиск циклу та чутливість до якості розпилу і сорту палива. Більший термін експлуатації

Недоліки: Гірші пускові властивості, підвищена питома витрата палива в наслідок гідравлічних і аеродинамічних втрат, підвищена ступінь стиску = 18…20

Рис. 4. Розділені камери згоряння а – вихрова; б – передкамера; в – передкамера з виступом визискувачем;

1 – допоміжна камера; 2 – основна камера; 3 – виступ-витискувач

У останні роки увагу автомобілебудівників привертають передкамерні дизелі з виступомвитискувачем на поршні (рис. 4, в). Цей виступ переміщається у горловині передкамери і підвищує інтенсивність турбулізації заряду. Завдяки цьому забезпечуються якісні сумішоутворення і згоряння, а в результаті підвищується економічність і знижується токсичність відпрацьованих газів

Заняття №7 . ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБІЛЬНИХ ДВИГУНІВ

План заняття. 1.Загальні відомості

2.Характеристика холостого ходу.

3.Швидкісна характеристика

1.Загальні відомості

Характеристиками двигунів внутрішнього згоряння називаються криві, що графічно зображують залежність параметрів двигунів від режиму роботи. Характеристики двигуна поділяються на робочі і регулювальні. До робочих належать характеристики холостого ходу, швидкісні і навантажувальні. Регулювальні включають характеристики за складом суміші і за кутом випередження запалювання (впорскування). Вони призначені для вибору оптимальних регулювань, які забезпечують найкращі показники двигунів у всіх робочих режимах.

2. Характеристика холостого ходу

Характеристика холостого ходу являє собою залежність годинної витрати палива та інших параметрів двигуна - коефіцієнта наповнення ηυ та коефіцієнта надлишку повітря α від частоти обертання колінчастого валу двигуна, що працює без навантаження.

Холостий хід є досить поширеним режимом роботи автомобільних двигунів. На холостому ході двигун працює при прогріві, при вимушених короткочасних зупинках автомобіля, при переключенні передач, під час руху автомобіля накатом і т. п.

В умовах інтенсивного міського руху автомобільний двигун може працювати на холостому ході більш як 60% усього робочого часу. Тому забезпечення паливної економічності двигуна за цих умов становить великий інтерес.

Перед випробуванням треба відрегулювати оберти холостого ходу двигуна. Правильно відрегульований двигун повинен стійко працювати на мінімальних обертах холостого ходу не менш як 10 хв, причому зміна частоти обертання не повинна перевищувати ± 5%.

Змінюють оберти бензинових двигунів за допомогою дросельної заслінки. Під час роботи двигуна на мінімально стійкій частоті обертання дросельна заслінка майже повністю закрита, а тому коефіцієнт наповнення ηυ буде найменший (мал. 1.а).

У міру відкривання дросельної заслінки частота обертання двигуна збільшується. Разом з цим підвищується коефіцієнт наповнення, досягаючи найбільшого значення при повністю відкритій дросельній заслінці.

Коефіцієнт надлишку повітря α у режимі мінімальної частоти обертання повинен бути досить низьким точка 1(α = 0,3…0,6), щоб забезпечити стійку роботу двигуна.

Мал.1. Характеристика холостого ходу а – бензинового двигуна; б – дизельного двигуна

Із збільшенням частоти обертання (при відкриванні дросельної заслінки) коефіцієнт надлишку повітря α зростає ( ділянка 1-2; α = 0,7…0,9). На середніх обертах ділянка (2-3) витрата палива і повітря збільшується майже на однакову величину, тому коефіцієнт надлишку повітря змінюється

мало (α = 1,05…1,15). Зменьшення коефіцієнту надлишку повітря α ділянка 3-4 пояснюється вступом у роботу економайзера, який збагачує суміш (α = 0,85…0,95).

Зростання годинної витрати палива Gп, пояснюється збільшенням частоти обертання і коефіцієнта наповнення ηυ.

У дизельних двигунах частота обертання збільшується внаслідок збільшення кількості палива, яке подається за цикл. Характер зміни основних показників дизеля під час холостого ходу показано на мал. 1,б. Із збільшенням частоти обертання зростає швидкість руху повітря у впускному тракті дизеля, що призводить до збільшення аеродинамічних втрат, які зростають квадратично до частоти обертів і зменшення коефіцієнта наповнення ηυ

Зменшення коефіцієнта надлишку повітря α з підвищенням частоти обертання пояснюється зниженням коефіцієнта наповнення ηυ і зростанням циклової подачі палива Gпц. Зростання годинної витрати палива Gп пояснюється збільшенням подачі палива за цикл і частоти обертання (кількості циклів).

3. Швидкісні характеристики

Швидкісною характеристикою називається залежність ефективної потужності, крутного моменту, витрати палива (Gп і ge) та інших показників роботи двигуна від частоти обертання.

Швидкісна характеристика, що відповідає повній подачі палива, називається зовнішньою швидкісною характеристикою. Усі проміжні характеристики, які знімаються при незмінному положенні керуючих органів, називаються частковими швидкісними характеристиками.

В умовах експлуатації двигун працює за зовнішньою характеристикою тоді, коли автомобіль рухатиметься на прямій передачі з максимально відкритою дросельною заслінкою, або рейка паливного насоса буде встановлена на максимальну подачу палива.

Рис.2,а. Зовнішня швидкісна	Рис. 2,б. Зовнішня швидкісна
характеристика бензинового двигуна	характеристика дизельного двигуна

Зміни частоти обертання досягають за допомогою зміни (зменшення або збільшення) навантаження. При цьому положення регулюючого органа (дроселя або рейки) залишається незмінним.

На рис. 2.а. показано зовнішню швидкісну характеристику бензинового двигуна. Характер кривих визначається зміною величини середнього ефективного тиску Ре, який в основному залежить від частоти обертання, коефіцієнта наповнення, коефіцієнта надлишку повітря, втрат на тертя і теплових втрат. На малих обертах процес згоряння в циліндрах двигуна відбувається повільно і з великими тепловими втратами, тому величина середнього ефективного тиску, а отже, ефективної потужності незначна. У міру збільшення частоти обертання термодинамічні умови згоряння значно поліпшуються і крива потужності круто піднімається вгору. Проте із збільшенням частоти обертання коефіцієнт наповнення ηυ знижується і збільшуються механічні втрати ηм.

Це призводить до зниження інтенсивності наростання ефективної потужності. При швидкості обертання nN крива потужності досягає свого максимального положення, а потім, внаслідок значного зменшення середнього ефективного тиску Ре і збільшення механічних втрат ηм., починає знижуватися.

Характеристику двигуна зазвичай знімають до швидкості обертання пмакс, яка для різних типів двигунів змінюється у межах (1,10…1,25) nN. Крива крутного моменту Ме при деякій частоті пм також має максимум. Дальше збільшення п веде до зменшення крутного моменту, яке визначається середнім ефективним тиском Ре, коефіцієнтом наповнення ηυ і механічним ККД двигуна ηм.

У зв'язку із збільшенням частоти обертання годинна витрата палива Gп зростає, незважаючи на деяке зниження коефіцієнта наповнення ηυ.

Характер кривої питомої ефективної витрати палива ge , визначається характером зміни годинної витрати палива Gп та ефективної потужності Nе, оскільки:

	ge = 1000	Gп	(г/кВт·год)
		N e

При nge min питома ефективна витрата палива досягає мінімального значення gemin. Будь-яке відхилення п від nge min веде до погіршення економічності двигуна.

При експлуатації двигун працює найефективніше в діапазоні частоти обертання nN ...nM, якому відповідає і мінімальна витрата палива ge min, На рис. 2.б показано зовнішню швидкісну характеристику дизеля. За характером ці криві майже не відрізняються від кривих рис. 2.а, тому що вони визначаються однаковими факторами.

На малих обертах п регулятор не впливає на зовнішню характеристику. Але після того, як досягнута частота обертання, на яку відрегульовано регулятор (nном) , останній вступає в дію і перешкоджає дальшому збільшенню п.

Робота двигуна на режимі, вищому від номінального (nном) , веде до зростання механічних навантажень на двигун і до появи димного вихлопу внаслідок погіршення умов згоряння палива.

На зовнішніх характеристиках (рис. 2,а,б) можна відмітити ряд характерних точок:

nмін – мінімальна стійка частота обертання; пмакс – максимальна частота обертання; пM – частота обертання при максимальному крутному моменті; nN – частота обертання при максимальній потужності; ngemin – швидкість обертання при мінімальній ефективній питомій .витраті палива. Важливим показником транспортного ДВЗ є коефіцієнт пристосовності, який показує здатність двигуна долати зростаючий момент опору внаслідок підвищення величини крутного моменту без переходу на нижчу передачу. Його визначають за формулою

K = M e max

M eN

де Меmax - максимальний крутний момент; МeN - крутний момент при максимальній потужності. Для бензинових двигунів K = 1,25...1,45, для дизелів без регулятора частоти обертання

К < 1,15. Це пояснюється тим, що у дизелів характеристика крутного моменту більш полога, ніж у бензинових двигунів.

Для поліпшення пристосованості дизельних двигунів застосовують коректори подачі палива, що дає можливість при зменшенні частоти обертання підвищити крутний момент на 15…20%, а коефіцієнт пристосованості - до К = 1,23.

Часткові швидкісні характеристики знімаються при проміжних положеннях органів керування.

4. Навантажувальні характеристики (Самостійне вивчення)

Навантажувальною характеристикою називається залежність годинної і питомої витрат палива та інших показників від навантаження двигуна при сталій частоті обертання колінчастого вала.

За навантажувальними характеристиками двигуни працюють при русі автомобіля із сталою швидкістю по дорозі із змінним опором. Тому оцінка економічності двигуна за таких умов становить значний інтерес.

Рис. 3. Навантажувальні характеристики двигунів: а — бензинового; б — дизельного

На рис. 3. показано приблизний вигляд навантажувальних характеристик бензинового (а) і дизельного (б) двигунів.

Уразі збільшення навантаження бензинового двигуна треба для підтримки сталого швидкісного режиму збільшувати відкривання дросельної заслінки. При цьому зростає годинна

витрата палива Gn.

Підвищення потужності двигуна веде до збільшення індикаторного ηi і механічного ηм к.к.д., а це призводить до зниження питомої ефективної витрати палива ge (рис. 3, а).

Приблизно при 80% номінального навантаження Ne в роботу включається економайзер. Це веде до деякого зниження коефіцієнта надлишку повітря (збагачення суміші), а за рахунок цього збільшується як годинна Gn, так і питома витрата палива ge.

Удизелях підвищення годинної витрати палива Gn, із збільшенням навантаження при незмінному швидкісному режимі відбувається внаслідок збільшення подачі палива за цикл

(рис.3 б).

Якщо навантаження на двигун збільшується, то збільшується індикаторний ηi та механічний ηм к.к.д., внаслідок чого зменшується питома витрата палива. Коли навантаження наближається до Ne , то індикаторний ηi ККД починає зменшуватися, в результаті чого зниження питомої витрати палива відбувається плавніше.

У точці 1 внаслідок надмірного зменшення коефіцієнта надлишку повітря появляється димний вихлоп. Якщо й далі збільшувати циклову подачу палива (до точки 3 і більше), то потужність може дещо зрости, а потім почне знижуватися внаслідок незадовільних умов згоряння палива, що супроводжується збільшенням питомої витрати палива (за точкою 2), інтенсивним утворенням диму і перегріванням двигуна. Тому експлуатація двигуна з перевантаженням недопустима.

За навантажувальними характеристиками встановлюють найбільш прийнятну з точки зору економічності частоту обертання двигуна, а отже, найбільш економічну швидкість руху автомобіля.

5. Регулювальні характеристики

Регулювальні характеристики є залежністю параметрів, які оцінюють роботу або економічність двигуна, від одного з факторів, що впливають на його роботу. Такими факторами можуть бути склад суміші, кут випередження запалювання, температура охолоджуючого середовища тощо. На практиці найбільший інтерес становлять регулювальні характеристики за складом суміші і за кутом випередження запалювання, оскільки за допомогою їх можна виконати оптимальне регулювання карбюратора і системи запалювання.

Регулювальна характеристика за складом суміші – це залежність потужності двигуна Nе, і питомої витрати палива ge від коефіцієнта надлишку повітря а. На основі регулювальних характеристик за складом суміші можна побудувати найвигіднішу характеристику карбюратора.

Знімають характеристики за складом суміші звичайно на кількох режимах роботи, які визначаються положенням дросельної заслінки і певною частотою обертання.

Оскільки при сталих частотах обертання та положенні дросельної заслінки кількість повітря, що надходить у циліндри двигуна, практично не змінюється, то зміну складу суміші регулюють годинною витратою палива. Для цього карбюратор обладнують регулювальною голкою, за допомогою якої можна змінювати прохідний переріз жиклера; регулювання можна також виконувати зміною жиклерів різної пропускної здатності.

На рис.4,а показано регулювальну характеристику за складом суміші. Коефіцієнт надлишку повітря а теоретично можна змінювати від верхньої (точка 1) до нижньої (точка 1′) границь займистості, але через те що поблизу цих границь двигун працює нестійко, цей діапазон дещо звужують (від точки 2 до точки 2').

Рис.4. Регулювальна характеристика а - за складом суміші двигуна

б- за кутом випередження запалювання

Зпопереднього викладу відомо, що максимальна потужність Ne досягається при а = 0,8…0,9 (точка b), а мінімальна питома витрата палива gemin при a = 1,05…1,15 (точка а). Оскільки ці значення а не збігаються, то карбюратор ніколи не можна відрегулювати і на максимальну потужність, і на максимальну економічність. Як правило, карбюратор регулюють так, щоб у режимах, які найчастіше зустрічаються на практиці, двигун працював економічно, а максимальної потужності досягають за допомогою економайзера. Зона регулювання жиклерів карбюратора обмежена точками а і b (рис. 4,а), і виходити за межі цієї зони немає потреби.

Приблизний вигляд регулювальної характеристики за кутом випередження запалювання Ө

показано рис.4,б. Найвигідніший кут Ө характеризується найбільшою потужністю Nе і найменшою питомою витратою палива gemin .

Відхилення Ө в бік надмірного збільшення може призвести до передчасного займання робочої суміші, протитиску і, як наслідок, до спаду потужності. Надто малий кут випередження запалювання Ө призводить до того, що паливо згоряє на лінії розширення, тиск підвищується небагато, втрачається потужність.

Оскільки характеристику знімають при незмінному положенні дросельної заслінки і сталій

швидкості обертання колінчастого вала, то годинна витрата палива Gn буде незмінною, а питома витрата палива змінюватиметься обернено пропорційно ефективній потужності.