Тема № 11. Регулирование и характеристики двигателей самоходных машин
Различают установившийся режим работы самоходной машины и неустановившийся. В первом случае двигатель вырабатывает мощность Nд , которая равна суммарной мощности всех сил сопротивлений движению машины и её механизмов N . Неустановившиеся режимы движения подразделяют на разгоны и торможения.
При разгоне крутящий момент, вырабатываемый двигателем, превышает момент всех сопротивлений, приведенных к маховику мотора Mд > M . Этот избыток идёт на разгон машины и её механизмов, то есть на увеличение кинетической энергии.
При торможении - наоборот. Либо момент двигателя становится отрицательным (режим торможения двигателем), либо он переводится на режим холостого хода, когда Nд = 0, то есть мотор отключается от ведущих колёс и других потребителей.
Для любой самоходной машины наиболее характерен неустановившийся режим движения, так как водителю приходится часто осуществлять какие-либо манёвры (разгоны, торможения, повороты и т.п.). Поэтому, как нагрузочный, так и скоростной режимы работы ДВС всё время изменяются. Значит, необходимо постоянное регулирование мощности двигателя.
Используя
выражение для вычисления мощности ДВС
,
проанализируем возможные способы её
регулирования. Данная зависимость
показывает, что при неизменном рабочем
объёме цилиндра Vh
и тактности мотора ,
изменять его мощность можно следующими
способами:
Путём изменения количества работающих цилиндров I;
Изменяя угловую скорость коленчатого вала д;
За счёт изменения среднего эффективного давления pe.
Первый указанный способ (отключение/подключение цилиндров к системе подачи топлива) применяется довольно редко и только на многоцилиндровых моторах (i > 6). Такое регулирование связано со значительными крутильными колебаниями в КШМ и трансмиссии машины из-за неравномерности чередования одноимённых тактов в последовательно работающих цилиндрах.
Угловая скорость коленчатого вала д является задаваемой переменной величиной (координатой), так как её задаёт водитель в зависимости от своего желания, посредством нажатия на педаль акселератора (д). При этом в зависимости от сопротивления на маховике и скоростного режима будет вполне определённое максимальное давление pz в цилиндрах и соответствующее ему среднее давление pe, от которых зависят значения крутящего момента и мощности двигателя. То есть Nд, д и pe имеют функциональную физическую связь между собой, которая определяется д и N. При неизменных регулировках ДВС величина pz зависит, с одной стороны, от количества рабочего тела в цилиндрах, характеризуемое коэффициентом наполнения V, и, с другой стороны, качеством рабочей смеси, характеризуемое коэффициентом избытка воздуха . Поэтому различают два вида регулирования ДВС:
1) Количественное;
2) Качественное.
Количественное регулирование применяется в карбюраторных и в моторах с впрыском топлива во впускной коллектор. При этом педаль акселератора связана с дроссельной заслонкой, находящейся во впускной трубе и создающей переменное сопротивление = f (д, д) потоку входящего в цилиндр рабочего тела. В зависимости от этого сопротивления в цилиндры будет поступать определённое количество топливовоздушной смеси. То есть в данном случае водитель регулирует степень наполнения цилиндров свежим зарядом. При этом коэффициент избытка воздуха изменяется в узком диапазоне (0,8 < < 1,1) и зависит от нагрузочного режима. Это изменение осуществляется той или иной системой карбюратора или регуляторами системы впрыска.
Регулирование мощности за счёт изменения качества смеси производится в дизелях и двигателях с принудительным воспламенением, но с непосредственным впрыском топлива в цилиндр (моторы с расслоением заряда). В указанных ДВС отсутствует дроссельная заслонка во впускном коллекторе, то есть количество рабочего тела, поступающего в цилиндры изменяется мало. Но при этом в очень широких пределах регулируется средний коэффициент избытка воздуха (1,2 < < ) за счёт изменения цикловой подачи топлива, поступающего через форсунки, с помощью специальных регуляторов.
Различают три вида выходных характеристик ДВС: