§ 2. Скоростные характеристики

Скоростная характеристика представляет графическую зависимость мощностных и экономических показателей двигателя от частоты враще- ния коленчатого вала. Различают скоростные характеристики: внешние, с регуляторной ветвью, частичные и холостого хода.

Внешняя скоростная характеристика снимается при полностью открытой дроссельной заслонке или максимальной подаче топлива (положение рейки топливного насоса соответствует моменту включения корректора подачи топлива), при работе двигателя без регу- лятора. Характеристика позволяет определить наибольшую мощность, которую может развить двигатель при различных частотах вращения коленчатого вала, установленных расходах топлива, углах опережения зажигания или опережения впрыска топлива. Опыты проводят для кар- бюраторных двигателей, начиная с минимальной частоты вращения ко- ленчатого вала до 1,1 номинальной частоты вращения, и для дизе- лей в пределах от минимальной до максимальной частоты враще- ния вала.

Внешняя скоростная характеристика имеет следующие характер- ные точки (рис. 200, а, б):

Whom — номинальная мощность, то есть эффективная мощность, га- рантированная заводом-изготовителем при условиях, приведенных вы- ше (точки А), кВт;

Neмакс — максимальная эффективная мощность (точки А'), кВт.

Максимальная мощность может быть или равна номинальной (рис. 200, а), либо превышать ее (рис. 200, б);

M_Kn — крутящий момент на режиме максимальной мощности

(точки С'), Н-м;

•Мк.н — крутящий момент, соответствующий номинальной мощности (точки С), Н-м;

Мкмакс — максимальный крутящий момент (точки Б), Н-м;

Пном —номинальная частота вращения коленчатого вала, установ- ленная заводом-изготовителем для номинальной мощности, об/мин. При

А/ном = N_е макс Яном ^{= п}макс! 272

18 А. М. Гур«внч, Е. М. Сорокин

точки В, В'— расход топлива G_T, г/с, и Е, Е'— удельный расход топ- лива g_e, г/(кВт-ч) соответственно на номинальной и максимальной мощ- ности;

§е мин—минимальный удельный расход топлива (точки г), г/(кВт-ч).

На внешней скоростной характеристике дизеля на мощности N_{e маК}о штриховой линией обозначено начало работы дизеля с дымлением. При дальнейшем повышении частоты вращения возможно получение мощнос- ти более М_еМакс, ио работа дизеля будет сопровождаться сильным дымлением, вибрацией и повышенной температурой отработавших газов, что недопустимо из-за большого нагарообразования и теплового пере- напряжения деталей цилиндро-поршневой группы. По этим соображе- ниям для дизеля принимаются A/щш^А/еманс- У дизеля более пологое протекание кривой M_K—f(n) объясняется конструктивными особеннос- тями топливных насосов. Этот недостаток снижает приспособленность дизеля к преодолению перегрузок, и для его устранения регуляторы топ- ливных насосов снабжаются корректорами, увеличивающими подачу топлива за цикл на режимах перегрузок.

Скоростная характеристика с регуляторной ветвью называется ре- гуляторной характеристикой. Характеристика определяется при положе- нии органов управления регулятором скорости, соответствующем полной подаче топлива при включенном регуляторе (Дизели). Характеристика снимается при последовательном увеличении нагрузки двигателя, начи- ная от холостого хода до максимальной мощности, а далее до частоты вращения, соответствующей режиму максимального крутящего момен- та. Характеристики позволяют судить о мощностных и экономических показателях двигателя при работе с регулятором.

Регуляторная характеристика строится в функции мощ- ности М_к, п, G_T, g_e=f(N_e), частоты вращения N_e, М_и, G_T g_e=/(«) или крутящего момента N_e, п, G_T, g_e=f(M_K).

Предпочтительно построение регуляторной характеристики в функ- ции эффективной мощности, так как она более наглядна для суждения о работе двигателя на основном (регуляторной) режиме.

Кривая регуляторной характеристики (рис. 200, в) имеет две час- ти: участок ав, на котором работа двигателя управляется регулятором, и участок вс, на котором регулятор не оказывает воздействия на работу двигателя: на этом участке при увеличении нагрузки происходит резкое падение частоты вращения, и подача топлива увеличивается за счет дей- ствия корректора. Участок ав характеристики называется регуля- торной ветвью, а участок вс — безрвгуляторной ветвью. Иногда отчетли- вой границы между этими участками может не быть, что определяется особенностями устройства корректора.

По скоростным характеристикам определяют коэффициент запаса крутящего момента, который характеризует способность двигателя пре- одолевать кратковременные увеличения внешних сопротивлений трак- тора (автомобиля) без перехода на низшую передачу.

Различают корректорный и номинальный запас крутящего момента.

Корректорный коэффициент запаса крутящего момента определя- ется по формуле (рис. 200, а).

Мкмакс —

Ик = 100%. (67)

Мк..

При определении номинального коэффициента запаса крутящего момента ц в формуле (67) М _Кы заменяется крутящим моментом на ре- жиме номинальной мощности М_к._н.

Скоростная характеристика, снятая при работе с прикрытой дрос- сельной заслонкой или неполной подачей топлива, служит для оценки

экономичности двигателя на различных нагрузках и скоростных режи- мах и называется частичной. Обычно скоростные характеристики, сня- тые на номинальном скоростном режиме, совмещаются с частичными характеристиками, что дает возможность их сравнивать.

На рисунке 200, в приведена регуляторная характеристика двига- теля Д-240 на номинальной частоте вращения я=2200 об/мин (кри- вая 1) и двух частичных режимах: 85% (кривая 2) и 70% (кривая <?) от частоты вращения при номинальном скоростном режиме холостого хода.

Сравнение характеристик этого двигателя для различных екорост- ных режимов показывает, что у характеристик с меньшей частотой вра- щения экономичность несколько выше.

Характеристика холостого хода (рис. 204, г)—это скоростная характеристика, определенная при работе двигателя без нагрузки. При снятии такой характеристики коленчатый вал отъединя- ется от вала тормоза, и вся развиваемая мощность расходуется на пре- одоление сил трения в двигателе и привод в действие вспомогательных механизмов. Характеристика холостого хода тракторного дизеля сни- мается на скоростных режимах в диапазоне от максимальной до мини- мальной устойчивой частоты вращения холостого хода.

Минимальная устойчивая частота вращения холостого хода дизе- ля определяется последовательным снижением расхода топлива до появ- ления колебаний частоты вращения в пределах ±5% от замеренной на данном скоростном режиме.

Характеристика холостого хода карбюраторного двигателя снима- ется в диапазоне изменения частоты вращения коленчатого вала, начи- ная от минимального устойчивой холостого хода до частоты, равной 50% номинальной.

Частота вращения изменяется с помощью упорного винта дрос- сельной заслонки карбюратора. Во время проведения опытов замеряется частота вращения, расход топлива и разряжение во впускном трубопро- воде. По характеристике холостого хода Gi—f(n) дается оценка рас- хода топлива при работе двигателя без нагрузки.