1.2 Регуляторна характеристика дизельного двигуна

1.2.1. Регуляторна характеристика дизельного двигуна у функції

від частоти обертання колінчастого вала

Регуляторна характеристика показує зміну ефективної потужності, крутного моменту, питомої і годинної витрат палива у функції від частоти обертання колінчастого вала двигуна.

Для розрахунку і побудови регуляторної характеристики, задаються різними значеннями частот обертання колінчастого вала двигуна у відсотках (100, 90, 80, 75, 70, 60) від номінальної величини n_н, визначаються проміжні значення N_еіпотужності на безрегуляторній вітці регуляторної характеристики за емпіричною формулою:

, (1.22)

де n_ді, n_н– відповідно проміжне і номінальне значення частоти

обертання колінчастого вала двигуна, хв^-1;

С₁=0,5; С₂=1,5 – емпіричні коефіцієнти для дизельного двигуна з

безпосереднім впорскуванням палива;

С₁=0,7; С₂=1,3 – емпіричні коефіцієнти для дизельного двигуна з вихрекамерним сумішоутворенням;

і – індекс режиму роботи двигуна.

Визначаємо частоту обертання колінчастого вала на холостому ході із співвідношення:

n_х=(1+_р)n_н, (1.23)

де _р– коефіцієнт нерівномірності регулятора (приймаємо 0,07…0,08)

Знаючи проміжні значення потужності N_еіі відповідну частоту обертання колінчастого вала визначається крутний момент двигуна:

, (1.24)

де n_ді– частота обертання колінчастого вала двигуна, яка відповідає потужності N_еідвигуна

Годинна витрата палива на номінальному режимі роботи дорівнює:

, (1.25)

де g_ен– питома ефективна витрата палива на номінальному

режимі роботи двигуна, гр/кВтгод

Годинна витрата палива на холостому ході (кг/год) становить:

G_тх=(0,25…0,30)G_тн;

На регуляторній вітці характеристики приймають зміну ефективної потужності від N_е=0 до N_н, крутного моменту – від М_д=0 до М_дн і годинної витрати палива – від G_тхдо G_тнза законом прямої лінії.

Значення питомої ефективної витрати палива (г/кВтгод) на ре­гуляторній вітці у відповідних точках визначають з виразу:

, (1.26)

де G_ті– годинна витрата палива, яка відповідає потужності двигуна N_еі.

Питома ефективна витрата палива на режимі максимального крутного моменту приймають на 15-20% більше, ніж при номінальній потужності:

g_е0=(1,15…1,20)g_ен. (1.27)

Годинна витрата палива G_т0при максимальному крутному моменті становить:

, (1.28)

де N_е0– потужність, що відповідає максимальному крутному моменту двигуна на коректорній вітці.

Проміжні точки питомої витрати палива на коректорній вітці приймаються аналогічно дослідних даних двигуна, вибраного за прототип. У випадку їх відсутності приймають, у першому наближенні, зміну годинної витрати палива від G_т0до G_тнза законом прямої лінії і будують графік G_т=f(n). Користуючись даними графіка коректорнної вітки характеристики, визначають годинну витрату палива для заданих режимів роботи двигуна і обчислюють відповідну питому витрату палива.

Показники роботи двигуна на всіх режимах записують у зведену табл. 1.2.

Приклад. Визначимо N_едля точки, що відповідає 90% завантаження:

N_е90=99,02(0,5·(1980/2200)+1,5·(1980/2200)²–(1980/2200)³)=92,68кВт

Аналогічно розраховуємо N_еідля решта значень частот обертання. Отримані результати заносимо в таблицю 1.2.

Частоту обертання колінчастого вала на холостому ході визначаємо із співвідношення:

n_х=(1+0,07)·2200=2376об/хв.

Для точки, що відповідає 90% завантаженню крутний момент становить

M_д90=3·10⁴·92,68/3,14·1980=447,22Нм.

Так само розраховуємо М_ддля решта значень n_еі, а отримані результати заносимо в таблицю 1.2.

Годинна витрата палива на номінальному режимі роботи дорівнює:

G_тн=255,00·99,02·10^-3=25,25кг/год.

Для холостого ходу двигуна приймаємо:

G_тх=0,27G_тн;

G_тх=0,27·25,25=7,60кг/год.

Питома ефективна витрата палива на режимі максимального крутного моменту

g_е75=1,17g_ен;

g_е75=1,17·255,00=298,35г/кВтгод.

Закономірність зміни годинної витрати палива на коректорній вітці приймаємо за законом прямої лінії, а відповідні точки питомої витрати палива розраховуємо за формулою

g_e90=10³·24,57/92,68=265,06г/кВтгод.

Годинна витрата палива при максимальному крутному моменті становить:

G_т0=298,3578,9110^-3=23,54 кг/год.

Показники роботи двигуна записуємо в таблицю 1.2

Таблиця 1.2

Регуляторна характеристика двигуна

nді/nн, %	nд, хв^-1	Nе, кВт	Мд, Нм	Gт, кг/год	gе, г/кВтгод
107	2376	0	0	7,60	∞
100	2200	99,02	430,02	25,25	255,00
90	1980	92,68	447,22	24,57	265,06
80	1760	83,97	455,82	23,88	284,43
75	1650	78,91	456,89	23,54	298,35
70	1540	73,47	455,82	23,20	315,76
60	1320	61,79	447,22	22,52	364,42

На основі даних табл. 1.2 будується графік регуляторної швид­кісної характеристики дизельного двигуна.