Скоростные характеристики

При переходе двигателя на неустановившийся режим работы изменяется частота вращения вала, что, в свою очередь, вызывает изменение величины эффективного момента, причем даже при неизменном положении дроссельной заслонки или рейки ТНВД.

В этой связи важно знать закономерности изменения крутящего момента при изменении частоты вращения коленвала при том или ином фиксированном положении органа управления подачей топлива. Такие зависимости получили название скоростных характеристик двигателя. При этом каждое значение крутящего момента (или мощности) определяется при установившемся режиме работы двигателя, т.е. при неизменной подаче топлива и частоте вращения вала. Желая это подчеркнуть, указанные характеристики называют часто статическими скоростными характеристиками. В отличие от них могут сниматься и так называемые динамические характеристики, т.е. такие зависимости, когда частота вращения коленвала изменяется.

Скоростные характеристики имеют три области различных по характеру режимов работы двигателя (рис. 13).

Скоростные характеристики двигателя, которые располагаюся выше оси абсцисс, относятся к области активных режимов его работы. При этом любая точка на кривой М_e = f(n_e), расположенной в области активных режимов, своей ординатой характеризует величину передаваемого коленчатым валом эффективного крутящего момента.

Рис. 13. Области различных режимов работы двигателя:

1 - зажигание включено, дроссель прикрыт;

2 - зажигание выключено, дроссель прикрыт.

Область пассивных режимов располагается ниже оси абсцисс. При

этом ордината любой точки кривой М_e = f(n_e), проходящей в этой области, характеризует величину крутящего момента, который должен подводиться к коленвалу двигателя, чтобы обеспечивать его проворачивание с заданной частотой. Переход двигателя из области активных режимов в область пассивных возможен за счет резкого снижения подачи топлива (топливно-воздушной смеси), которое вызывает соответствующее падение индикаторного момента. Подчеркнем, что двигатель сам по себе не способен продолжительное время работать в области пассивных режимов, т.к. неизбежна его остановка. Для поддержания работы двигателя в области пассивных режимов необходимо проворачивать коленвал за счет внешнего источника энергии. Заметим, что таким источником часто выступает сам автомобиль, обладающий запасом кинетической энергии, которая может быть использована для этой цели. Если такое случается, то двигатель становится, в сущности, тормозом, гасящим кинетическую энергию автомобиля_, что используется водителями для торможения автомобиля. Области активных и пассивных режимов работы двигате­ля отделены друг от друга еще одной областью, а именно областью холостого хода. К области холостого хода относятся все точки, лежащие на оси абсцисс. Они соответствуют такому режиму работы двигателя, когда весь индикаторный момент идет на преодоление только механических потерь в самом двигателе и привод вспомогательного оборудования. Режим работы, при котором М_i = М_д + М_о, а М_е = 0, и называется холостым ходом двигателя.

Рассмотрим особенности частичных скоростных характеристик карбюраторных и дизельных двигателей в области активных режимов их работы.

У карбюраторных двигателей по мере прикрытия дроссельной заслонки происходит:

1. увеличение крутизны падения M_е, что способствует повышению устойчивости работы двигателя при малых нагрузках;

2. сдвиг максимума момента в сторону малых частот вращения, что расширяет скоростной диапазон устойчивой работы по мере сни­жения нагрузок.

Зависимость M_е (а также N_е) от частоты вращения вала, полученная при 100% открытии дросселя, называется внешней скоростной, а при прикрытой дроссельной заслонке и выключенном зажигании - внешней тормозной характеристикой двигателя. Эти ха­рактеристики дают представление о предельных силовых (мощностных) возможностях двигателя. Все остальные характеристики, полученные при неполном (частичном) открытии дросселя, называются частичными.

У дизельных двигателей характер частичных скоростных характеристик определяется изменениями М_е в зависимости от n_е (рис. 14).

По мере возрастания частоты вращения вала несколько возрастают механические потери и цикловая подача топлива, что объясняется особенностями работы ТНВД.

Рис. 14. Частичные скоростные характеристики дизеля

Для предотвращения перехода дизеля в разнос устанавливают регулятор максимальной частоты вращения. Его задача - резко уменьшить цикловую подачу топлива при достижении максимальной допустимой частоты вращения (n_емах). Нисходящие ветви частичных скоростных характеристик в области малых частот делают дизель неустойчивым в диапазоне от n_еmin до n_м. Для того, чтобы дизель не заглох, когда возрастают силы сопротивления движению и nадают обороты (n_е ® 0), предусматривают регулятор минимальной частоты вращения. Его задача - резко увеличить цикловую подачу топлива (q_ц), чтобы повысить крутящий момент и предотвратить остановку двигателя.

Заметим, что в современных автомобильных дизелях используются преимущественно всережимные регуляторы, которые осуществляют регулирование подачи топлива во всем скоростном диапазоне их работы.

Способность двигателя приспосабливаться к изменениям нагрузки, т.е. работать устойчиво при колебаниях сил сопротивления движению, оценивается относительным запасом крутящего момента:

m_м = (М_еmax – M_N)/M_N = (k_м - 1) 100%, (85)

где k_м = M_еmax/M_N - коэффициент приспособляемости двигателя по

крутящему моменту.

Дата добавления: 2014-01-06