Файл: А.С. Березин Транспортные двигатели.pdf

Как видно, удельный эффективный расход топлива определяется величиной, обратной произведению η iη м . Увеличение ge от мини-

мального его значения с увеличением оборотов происходит, главным образом, вследствие уменьшения механического КПД, и возможного в области максимальных оборотов снижения η i . Увеличение ge в об-

ласти малых оборотов объясняется снижением η i из-за увеличения

тепловых потерь в стенки и ухудшения распыливания топлива. Характерными режимами внешней характеристики дизеля (см.

рис 10, а) являются:

nном - режим, соответствующий номинальной мощности N ном ; nMe - режим, соответствующий максимальному крутящему момен-

ту M emax ;

nge - режим, соответствующий минимальному удельному эффек-

тивному расходу топлива ;

nmax - максимальная скорость холостого хода, ограничиваемая ре-

гулятором.

nmin - минимально-устойчивая скорость при полной нагрузке, ограничиваемая регулятором.

3.2.2.Регулирование скоростного режима и регуляторная характеристика дизелей

Режим работы двигателя внутреннего сгорания характеризуется его нагрузкой и скоростью. Для каждого двигателя обе характеристики режима могут изменяться в определенных пределах.

Тот или иной установившийся скоростной режим работы двигателя в рассматриваемый отрезок времени возможен тогда, когда момент, развиваемый двигателем, и момент, создаваемый внешней нагрузкой, равны.

В отличие от карбюраторных двигателей, дизели обладают значительно меньшей устойчивостью установившегося режима, то есть способностью к саморегулированию скорости при изменении внешней нагрузки. Это объясняется, главным образом, отмеченным ранее

28

пологим характером изменения крутящего момента по скоростной характеристике.

Зависимость крутящего момента от скорости - для дизеля сплошными линиями и карбюраторного двигателя пунктирными - показана на рис. 11 а при различных положениях органа, регулирующего подачу топлива.

Рис. 11

В случае карбюраторного двигателя при малом открытии дроссельной заслонки и резком снижении нагрузки до нуля, число оборотов не превышает номинальное, то есть не опасно (см. рис. 11, а). При полном открытии дроссельной заслонки разноосное число оборотов хотя и может превысить номинальное, но также не опасно, так как допустима кратковременная работа карбюраторного двигателя с числом оборотов, на 30 - 50% большим номинального.

Для дизелей, как видно из рис. 11, а (сплошные линии), при всех положениях органа управления, возможно достижение числа оборотов значительно выше номинального (допускаемого), то есть дизели могут разгоняться в случаях резкого уменьшения нагрузки при любой подаче топлива. При полной подаче топлива превышение номинальных чисел оборотов ограничивается у дизелей не только условиями прочности, но и резким ухудшением качества рабочего процесса в связи с заметным снижением α , поэтому дизели, независимо от типа и условий эксплуатации, снабжаются регуляторами, ограничивающими максимальную скорость вращения коленчатого вала, что в большинстве случаев не обязательно для карбюраторных двигателей.

Существенное значение для транспортных двигателей имеет устойчивость режима холостого хода при малых оборотах (прогрев, переключение передач, кратковременные стоянки). Устойчивость ре-

29

жима холостого хода зависит от характера изменения среднего индикаторного давления Pi и среднего давления трения Pм в зависимости

от скорости, а обороты холостого хода определяются их равенством. В случае дизеля с насосом золотникового типа сочетание изменений Pi и Pм (см. рис. 3 б) получается таким, при котором режим работы

неустойчив. Действительно, небольшое изменение среднего давления Pi (линия 2-2 или 3-3) приведет к значительному увеличению скоро-

сти nmin или остановке двигателя. Поэтому на дизелях установка регуляторов минимальных оборотов необходима.

Регулятор должен резко увеличивать или уменьшать цикловую подачу топлива в соответствии с изменениями nmin так, чтобы обеспечивалось изменение Pi по кривой а - б (рис. 3 б). При этом будет обеспечена устойчивая работа дизеля. Аналогичная зависимость Pi от nmin , имеющая место у карбюраторных двигателей без регулятора,

обеспечивает им устойчивость работы на режиме холостого хода. Таким образом, дизели должны быть снабжены, как минимум,

двухрежимным регулятором, который, воздействуя на рейку топливного насоса, должен обеспечивать устойчивые минимальные обороты холостого хода и ограничивать максимальные обороты.

Как правило, двухрежимный регулятор лишь ограничивает минимальные и максимальные обороты, и регуляторная ветвь характеристики не является рабочей.

Для увеличения устойчивости работы дизелей во всем диапазоне изменения оборотов и при любых нагрузках (положениях рейки топливного насоса высокого давления) применяют так называемые всережимные регуляторы.

Пример характеристики дизеля при использовании всережимного регулятора показан на рис. 12.

Основное назначение такого регулятора состоит в том, чтобы поддерживать любой задаваемый скоростной режим двигателя практически постоянным (в пределах неравномерности работы регулятора ∆ n =30 - 70 об/мин) при изменении нагрузки от холостого хода до нагрузки, соответствующей внешней характеристике. Величина ∆ n на разных скоростях режима различна и зависит от конструктивных особенностей регулятора. Всережимные регуляторы резко увеличивают устойчивость работы дизелей на частичных нагрузках.

31

Как видно из рис. 12, по регуляторным ветвям происходит резкое изменение мощности и других показателей рабочего процесса, что затрудняет их анализ. Поэтому характеристику работы двигателя с регулятором удобнее представить в виде так называемой регуляторной характеристики, показанной на рис. 13.

Участки характеристики 1-2 соответствуют работе "на регуляторе", а участки 2-3 - внешней характеристике. Работа двигателя по регуляторной характеристике (участок 1-2) примерно соответствует работе по нагрузочной характеристике, так как происходит при почти постоянном числе оборотов с изменением нагрузки от холостого хода до максимальных возможностей.

Регуляторные режимы работы особенно характерны для тракторных дизелей, большинства двигателей строительно-дорожных машин и стационарных установок.

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

После запуска двигателя и прогрева на малой нагрузке устанавливают рейку топливного насоса высокого давления в положение, соответствующее максимальной цикловой подаче, и одновременно регулировкой тормоза устанавливают режим nmin . После стабилизации теплового состояния измеряют усилие на весах тормоза Р, время τ расхода порции топлива ∆ G , часовой расход воздуха (показания дифференциального манометра).

Далее устанавливают следующий скоростной режим, оставляя неизменным положение рейки топливного насоса и увеличивая скорость двигателя изменением регулировки тормоза. Интервалы по скоростному режиму выбирают кратным 100 об/мин и повторяют замеры. Начиная с режима, близкого к номинальному числу оборотов neном т.е. с момента начала работы регулятора, замеры производят через 20 – 30 оборотов до почти полной разгрузки двигателя. На регуляторной ветви характеристики необходимо произвести не менее 4

– 5 замеров.

После обработки экспериментальных данных по соответствующим формулам должны быть построены необходимые графики, примерный вид которых показан на рис. 13 и 14.

Отчёт должен содержать протокол испытаний с результатами измерений и расчётов, также графики на миллиметровой бумаге разме-

ром 210× 297 мм.

5.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Каковы особенности определения внешней характеристики дизеля

ичто такое эксплуатационная внешняя характеристика?

2.Назовите характерные режимы внешней характеристики ?