Вопрос 18. Что называют нагрузочной характеристикой двс? Как её получают?

Нагрузочные характеристики

Нагрузочной характеристикой называется зависимость основных показателей двигателя от параметра, характеризующего его нагрузку (N_e, М_к, р_е) при постоянной частоте вращения.

Нагрузочная характеристика позволяет описать работу двигателя при движении автомобиля с постоянной скоростью на одной передаче и переменном дорожном сопротивлении.

Основными показателями двигателя по нагрузочной характеристике являются G_т и g_e. Кроме того, определяемыми показателями могут быть: коэффициент наполнения, коэффициент избытка воздуха, угол опережения зажигания или угол опережения впрыскивания, температура отработавших газов, концентрация токсичных компонентов в отработавших газах, а для дизелей – дополнительно дымность.

Левая крайняя точка характеристики соответствует режиму холостого хода для заданной частоты вращения.

Правая крайняя точка характеристики соответствует максимальной нагрузке (N_e max), которую двигатель может преодолеть при данной частоте вращения (двигатели с искровым зажиганием), или ее значению при положении регулирующего органа на упоре (дизели). Она соответствует точке внешней скоростной характеристики для заданной частоты вращения двигателя.

Нагрузочная характеристика может быть построена и по результатам снятия регулировочных характеристик по составу смеси. Она называется характеристикой оптимального регулирования. При ее сравнении с нагрузочной характеристикой, полученной экспериментально, можно оценить качество регулировок систем подачи топлива и зажигания.

На кривых нагрузочной характеристики обычно фиксируют следующие характерные точки: минимальный удельный расход топлива g_emin и соответствующие ему значения нагрузки и a; часовой расход топлива G_т и a на холостом ходу; N_e mах.

При снятии нагрузочной характеристики двигателя с искровым зажиганием мощность увеличивают повышением количества горючей смеси, поступающей в цилиндры, т.е. открытием дроссельной заслонки.

С учетом наивыгоднейшей характеристики состав смеси на всех режимах нагрузочной характеристики теоретически должен быть экономическим, кроме режима полной нагрузки, когда смесь должна обогащаться до мощностного состава.

На режимах холостого хода и малых нагрузок для обеспечения хорошей экономичности необходимо обогатить смесь до a = 0,90...0,95.

По мере открытия дроссельной заслонки и перехода от режима холостого хода к режимам малых и средних нагрузок возрастают часовые расходы топлива G_т и воздуха G_в; увеличивается наполнение цилиндров h_V, повышается доля свежего заряда в рабочей смеси; растет давление в цилиндре; улучшаются условия смесеобразования, воспламенения и сгорания горючей смеси; снижается длительность первой фазы сгорания. На основании этого необходимо повышать a и уменьшать угол опережения зажигания.

На данных режимах двигатель работает на экономическом составе смеси (a = 1,1...1,2). Это вызывает рост h_i, так как он определится составом смесиa, h_V значением угла опережения зажигания.

Механические потери р_м изменяются по характеристике мало, а индикаторное давление р_i линейно возрастает. Поэтому, исходя из определения h_м (h_м = р_е/р_i = (p_i – р_м)/р_i = 1 – p_м/p_i), начиная от нуля (на режиме холостого хода р_е = 0, p_i = р_м), будет возрастать, так как большая доля индикаторной работы передается потребителю.

Удельный эффективный расход топлива g_e обратно пропорционален h_е = h_ih_м. На холостом ходу он равен бесконечности. Это указывает на то, что вся теплота расходуется не на полезную работу, а на преодоление механических потерь двигателя. Затем он снижается в силу совместного роста h_i и h_м и достигает минимального значения при (0,8...0,9)N_e max.

При полном открытии дроссельной заслонки создается мощностной состав смеси (a = 0,85...0,90), уменьшается h_i из-за химической неполноты сгорания при богатой смеси; увеличивается g_e из-зa уменьшения h_i несмотря на максимальное значение h_м.

Концентрация токсичных компонентов отработавших газов по нагрузочной характеристике определяется совместным влиянием a, j_о.з и h_V.

При снятии нагрузочной характеристики дизеля нагрузку изменяют варьированием цикловой подачи топлива, т.е. перемещением рейки топливного насоса.

В дизеле без наддува при уменьшении нагрузки:

увеличивается коэффициент избытка воздуха a, снижаются часовой расход топлива G_т, количество теплоты, выделяющейся при сгорании, температура отработавших газов Т_г, дымность отработавших газов D_x;

часовой расход воздуха G_в, несколько увеличивается из-за снижения степени его подогрева;

увеличивается h_i из-за роста a; однако на очень малых нагрузках h_i может уменьшаться из-за ухудшения качества процессов впрыскивания и распыливания топлива;

удельный эффективный расход топлива g_e уменьшается из-за повышения a и h_i, достигая минимума при 70...80 % нагрузки, а на малых нагрузках – увеличивается в связи с уменьшением h_м.

Билет №10.