♦При значительной обратной коррекции механический КПД при самых
малых частотах вращения может снижаться с уменьшением п из-за резкого
падения среднего индикаторного давления.
теристике приводятся к стандартным атмосферным условиям:
барометрическое давление 100 кПа, температура воздуха 25 "С
и относительная влажность воздуха 50%. Стандартную температуру
топлива принимают 25 °С, а стандартную плотность топлива
— 0,823 т/м3.
• Р е гу л ято р н ая ветвь скоростн ой характери сти ки .
Решающую роль в формировании зависимости показателей дизеля
от частоты вращения по регуляторной ветви играет уменьшение
цикловой подачи топлива с ростом п, осуществляемое автоматически
регулятором. Так как диапазон изменения п по регуляторной
ветви невелик, то изменение показателей дизеля связано
в основном с изменением нагрузки. Поэтому для анализа
регуляторной ветви скоростной характеристики можно воспользоваться
сведениями, приведенными при рассмотрении нагрузочной
характеристики. Отметим лишь, что по регуляторной ветви
несколько резче падает rjM, так как кроме уменьшения нагрузки
это вызывается также одновременным небольшим ростом частоты
вращения. Коэффициент наполнения может не изменяться по
регуляторной ветви, поскольку влияние уменьшения подогрева
компенсируется увеличением потерь давления во впускной системе
из-за повышения скорости движения заряда с ростом п.
ф Р егу л ято р н ая характери сти ка д и зел я. Регуляторная
характеристика (см. рис. 7.15) в ряде случаев удобнее скоростных
и нагрузочных характеристик при анализе совместной
работы дизеля и потребителя его мощности. По сравнению с нагрузочной
регуляторная характеристика точнее отражает изменение
показателей в зависимости от внешней нагрузки, так как на
изменение показателей по регуляторной характеристике, как это
и имеет место в процессе эксплуатации, влияют одновременно
нагрузка и частота вращения. По сравнению со скоростной характеристикой
регуляторная характеристика нагляднее и удобнее,
особенно при рассмотрении той ее части, которая получается при
работе дизеля на регуляторе, так как при построении скоростной
характеристики в приемлемом масштабе показатели дизеля резко
изменяются в небольшом интервале частоты вращения, что затрудняет
точную оценку и анализ степени их изменения. Взаимосвязь
между параметрами для рассматриваемой характеристики
приведена при анализе скоростной характеристики.__
18.7. Нагрузочные характеристики двигателя с искровым зажиганием и дизеля.
Нагрузочная характеристика (НХ) представляет собой зависимость основных показателей двигателя от одного из параметров, характеризующих его нагрузку (Ne, Мх, рй). Их определяют при постоянной частоте вращения.
Работа на режимах НХ наиболее характерна для двигателей, которые используются для привода электрических генераторов, насосов, компрессоров, тракторов. В частности, НХ имитирует работу двигателя на автомобиле при движении последнего с постоянной скоростью на одной из передач в условиях переменного дорожного сопротивления.
Основными показателями двигателя по НХ являются GT и ge.
В зависимости от целей испытаний в качестве показателей также используются концентрации токсичных веществ в ОГ, показатели дымности ОГ (для дизелей), показатели наполнения двигателя
(rjy, GB, Ар*), коэффициент избытка воздуха, У03 для двигателей с искровым зажиганием или УОВ для дизелей, температура ОГ (tr) и т. д.
В двигателях с искровым зажиганием изменение мощности достигается в основном за счет изменения количества горючей смеси (изменением положения ДЗ), поступающей в цилиндры.
Состав смеси на режимах НХ теоретически должен оставаться экономическим (а = а эж) при каждом значении Ne. Исключение составляет режим полной нагрузки, когда возможности количественного регулирования будут исчерпаны и обеспечение Nt = Neша* возможно только
при обогащении смеси до мощностного состава.
Совместное изменение наполнения цилиндров и обеспечиваемых штатными системами реальных значений а и <р0.3 оказывает сложное воздействие на рабочий процесс и показатели двигателя (рис. 7.8). Характер изменения основных показателей двигателя определяется совместным влиянием изменения >/, и г\м (рис. 7.9). Величина rfr по НХ определяется составом смеси, rjv и значением УОЗ, а величина rjH практически зависит только от нагрузки двигателя.
При полном открытии ДЗ из-за химической неполноты сгорания (а < 1) уменьшается
r/i и увеличивается ge, несмотря на максимальное значение tju (рис. 7.9).
Прикрытие ДЗ переводит работу системы топливоподачи на обеспечение близкого к экономичному состава смеси (а= 1,1... 1,2), что повышает ??,. Минимальный удельный эффективный
расход топлива определяется максимальной величиной произведения и соответствует, как правило, значению Л'е=(0,8...0,9)Агетм (см. рис. 7.8 и 7.9).
Однако прикрытие ДЗ приводит к ухудшению условий воспламенения и сгорания горючей смеси. В результате этого а необходимо несколько уменьшить, что особенно важно на режимах малых нагрузок и холостого хода, где для обеспечения хорошей экономичности необходимо обогатить смесь до а = 0,90...0,95 (см. рис. 7.8). По этой же причине необходимо увеличивать УОЗ, чтобы компенсировать увеличение длительности первой фазы сгорания.
Ухудшение условий сгорания и обогащение смеси по мере прикрытия ДЗ приводят к некоторому уменьшению >7, (рис. 7.9), что увеличивает ge. Но более сильное влияние на зависимость
ge=j{Nс) оказывает изменение цм. Мощность механических потерь незначительно изменяется с уменьшением Nc. Но вследствие Не, %
Рис. 7.9. Изменение показателей карбюраторного двигателя по нагрузочной характеристике:
л =2000 мин-1 ; г=7,0; iT/*=6,0 л 315
уменьшения индикаторной мощности tjM быстро снижается, достигая нулевого значения на режиме холостого хода (рис. 7.9). Это приводит к интенсивному увеличению gt с уменьшением нагрузки,
так как все большая часть теплоты расходуется не на полезную работу, а на преодоление механических потерь. Это указывает на нецелесообразность использования двигателя на режимах
очень малых нагрузок. Содержание токсичных компонентов ОГ по НХ определяется
совместным влиянием а, г\, и У03.__
При снятии нагрузочной характеристики дизеля снижение нагрузки достигается уменьшением цикловой подачи топлива путем перемещения рейки топливного насоса.
В дизеле без наддува (рис. 7.10, а) увеличение а при снижении нагрузки вызвано снижением часового расхода топлива GT, в то время как часовой расход воздуха GB несколько увеличивается
(см. п. 3.1.7). Температура отработавших газов Т, снижается из-за уменьшения количества теплоты, выделяющейся при сгорании.
Увеличение а приводит к снижению дымности отработавших газов Dx, а также уменьшению g, в результате увеличения Однако на очень малых нагрузках величина & может увеличиваться из-за
ухудшения качества процессов впрыскивания и распиливания топлива. Удельный эффективный расход топлива обычно достигает минимума при 70...80%-ной нагрузке. При полной нагрузке
gc возрастает из-за уменьшения а и ?/,, а на малых нагрузках — увеличивается в связи с уменьшением tjM.
У дизеля с турбонаддувом (рис. 7.10, б) при снижении нагрузки в связи с падением температуры ОГ перед турбиной Тт уменьшается располагаемая работа газа, что приводит к снижению частоты вращения турбины и компрессора. В результате снижаются параметры наддувочного воздуха: давление рх, температура Тх и расход воздуха GB. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению
расхода газа через турбину и противодавления газа перед турбиной р7 и, как следствие, дополнительному уменьшению частоты вращения турбины и компрессора. Процесс продолжается
до тех пор, пока не установится новый режим совместной работы дизеля с ТК, что обычно продолжается несколько секунд. При уменьшении нагрузки у дизеля с турбонаддувом а увеличивается более плавно, поскольку уменьшается расход воздуха. Такой характер изменения а вызывает более плавное снижение Т7. В результате снижения рх и Тх коэффициент наполнения
уменьшается. При снижении нагрузки падает КПД ТК, что объясняется отклонением режима его работы от расчетного. Это вызывает более значительное падение давления наддува рх, чем
противодавления перед турбиной plt что приводит к дополнительному увеличению ge на малых нагрузках из-за увеличения затраты работы на газообмен. Поэтому целесообразно использовать
регулирование турбонаддува на малых нагрузках. Поскольку при увеличении нагрузки повышаются дымность ОГ й тепловая напряженность деталей, предел форсирования дизеля по нагрузке определяется той из этих двух величин, которая первой приблизится к критическому уровню. Дизели с турбонаддувом (по сравнению с безнаддувными) при средних и высоких
частотах вращения имеют большие значения а, поэтому для них предел форсирования обычно определяется тепловой напряженностью деталей в цилиндре и колеса турбины ТК.__
18.8. Регулировочная характеристика дизеля по углу опережения впрыскивания.
Регулировочной характеристикой дизеля по углу опережения впрыскивания (УОВ) называется зависимость основных показателей дизеля от величины УОВ при постоянной частоте
вращения коленчатого вала (n= const) и постоянной цикловой подаче топлива. Эти условия предопределяют постоянство .
Эта характеристика используется для нахождения оптимальных
значений УОВ на различных скоростных и нагрузочных
режимах работы дизеля.
В целом характеристика по УОВ дизеля аналогична характеристике по УОЗ двигателя с искровым зажиганием. Вследствие постоянства расхода топлива зависимости ре и ge от (ро ш имеют
обратный характер (рис. 7.7); максимум ре и минимум ge достигаются при одном и том же значении (р0.т.01П, которое называется оптимальным. Впрыскивание считается поздним, если (р о.вп ^ (Р о.ви. OIIT1 И J )d H ~
HUM, еСЛИ ^о.8п^^о.бп.опт*
При раннем начале впрыскивания увеличиваются период задержки воспламенения и количество
теплоты, выделяющейся в фазе быстрого сгорания, поэтому возрастают pz и Ар/Дфша*.
Возрастание УОВ приводит к увеличению содержания оксида азота в ОГ при одновременном уменьшении содержания сажи.В дизелях обычно устанавливают (рО ВП несколько
меньше <р0.вп.от- При незначительном увеличении ge это приводит к уменьшению тепловых и механических нагрузок и к снижению содержания оксидов азота.