Файл: Артамонов, М. Д. Основы теории и конструкции автомобиля учебник.pdf

фпциента а. Улучшения же топливной экономичности можно достигнуть, повышая степень сжатия е и увеличивая коэффи­ циент а. Следовательно, для повышения мощности и улучше­ ния топливной экономичности двигателей необходимо увеличивать степень сжатия и обеднять горючую смесь, что позволяет наибо­ лее эффективно использовать преимущества высоких степеней сжатия.

Работу карбюраторного двигателя на обедненных смесях можно обеспечить установкой двух последовательно работающих карбю­ раторов. При работе на малых передних нагрузках смесь поступает нз карбюратора, отрегулированного иа обедненную смесь. В случае же работы на больших нагрузках вступает в действие второй карбюратор, отрегулированный на обогащенную смесь. Однако при воспламенении смеси посредством свечи при обычной (не­ электронной) системе зажигания обеспечить бесперебойное вос­ пламенение сильно обедненной смеси невозможно. Карбюратор­ ный двигатель может работать на бедных рабочих смесях при факельном способе воспламенения (см. гл. VI).

Повысить мощность двигателя можно, используя двухтакт­ ный цикл (т = 2). Теоретически при прочих равных условиях двухтактный цикл сравнительно с четырехтактным обеспечивает увеличение литровой мощности двигателя в 2 раза. Однако в дей­ ствительности литровая мощность двухтактных двигателей по сравнению с литровой мощностью соответствующих четырех­ тактных двигателей больше всего лишь на 40-^-70%. Это объяс­ няется потерей части рабочего объема цилиндра из-за продувочных окон, затратой некоторой мощности на сжатие продувочного воз­ духа или смеси и потерей в карбюраторных двигателях части горючей смеси при очистке цилиндров от продуктов сгорания.

При увеличении произведения г |у р0 увеличивается масса

заряда и литровая мощность двигателя, так как в этом случае больше сгорает топлива в единице рабочего объема цилиндра.

Коэффициент наполнения г|у и плотность заряда р0 можно

увеличить, снижая гидравлические сопротивления и уменьшая подогрев заряда при впуске, а также применяя наддув.

В современных автомобильных двигателях с высокими сте­ пенями сжатия и нижним расположением клапанов коэффициент т|у невелик, так как уменьшение размеров камеры сгорания вызывает уменьшение площади проходного сечения, через кото­ рое смесь поступает в цилиндр. При средних степенях сжатия площадь проходного сечения достаточно велика, но с повыше­ нием степени сжатия эта площадь настолько уменьшается, что вызывает значительное снижение коэффициента т)у, а следова­ тельно, и уменьшение среднего эффективного давления.

Установка верхних (подвесных) клапанов вместо нижних позволяет сохранить или даже увеличить коэффициент т)у не только при повышении степени сжатия, но также и при увели­ чении угловой скорости коленчатого вала двигателя.

60

На рис. 18 изображен график зависимости прироста (в про­ центах) среднего эффективного давления от степени сжатия при иижием и верхнем расположении клапанов. В случае нижнего расположения клапанов (кривая 1) при повышении степени сжатия от 6 до 9,5 среднее эффективное давление увеличивается на 6 % и при дальнейшем увеличении степени сжатия начинает

уменьшаться. Это происходит главным образом вследствие умень­ шения коэффициента наполнения. При верхнем же расположении клапанов (кривая 2) повышение степени сжатия от 6 до 9,5 вызы­

вает увеличение среднего эффективного давлеппя на 15%. Даль­ нейшее повышение степени сжатия со­

вая мощность прямо пропорциональна угловой скорости колен­ чатого вала двигателя. Однако эта зависимость справедлива лишь в узком диапазоне угловых скоростей при незначительном изменении давления р к или момента М е, т. е. около максимальных значений ретах или МетахПовышение литровой мощности двига­ теля при увеличении угловой скорости возможно только при качественном протекании рабочего процесса, высоком значении коэффициентацу и незначительном снижении механического к. п. д.

Так как величина отношения Зг, которая характеризует

качество протекания рабочего процесса, незначительно изме­ няется с увеличением угловой скорости, то изменение литровой мощности по угловой скорости в основном зависит от произве­ дения т|у1]мсов. Следовательно, при повышении угловой скорости

коленчатого вала двигателя необходимо обеспечить максимальные значения коэффициентов г|у и %, которые зависят главным обра­ зом от гидравлических сопротивлений на впуске и средней ско­ рости поршня.

61

Г л а в а V

ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЕЙ

Автомобильные двигатели могут работать при различных угло­ вых скоростях, и поэтому их скоростные режимы могут изме­ няться в широких пределах. Минимальная угловая скорость ограничена устойчивой работой двигателя, а максимальная — качественным протеканием процесса газообмена, тепловой на­ пряженностью деталей, повышением инерционных нагрузок", сни­ жением механического к. п. д. и др. В этих пределах угловых скоростей двигатель работает в эксплуатации при различных значениях нагрузки.

Оптимальными режимами работы двигателя являются такие, при которых, например, обеспечена или максимальная мощность Ncmnx, или максимальный крутящий момент Мегаах, илп мини­ мальный удельный расход топлива gv,rnjn. Эти режимы в каждом конкретном случае определяются назначением двигателя и усло­ виями его эксплуатации.

Режим работы автомобильного двигателя во время эксплуа­ тации определяется условием равенства эффективной мощности двигателя и мощности сопротивлений движению (потребляемой мощности), которая обычно изменяется в довольно широких пределах.

Потребляемая мощность зависит не только от скорости ав­ томобиля, но в значительной степени и от таких факторов, как состояние дороги, нагрузка автомобиля, интенсивность разгона ит. п. Эксплуатационный режим работы автомобильного двигателя является неустановившимся, так как нагрузка двигателя непре­ рывно изменяется. В случае кратковременного повышения со­ противления движению последнее может быть преодолено за счет кинетической энергии, накопленной автомобилем при его разгоне, а при более длительном и значительном сопротивлении — за счет запаса крутящего момента двигателя. Крутящий момент карбюраторных двигателей увеличивают открытием дроссельной заслонки, а дизелей — поворотом плунжеров топливного насоса высокого давления в сторону увеличения подачи топлива. Поэтому при анализе работы двигателя не следует ограничиваться изу­ чением только какого-либо одного постоянного режима, а необ­ ходимо исследовать работу двигателя на различных режимах.

63

Для оценки мощиостиьтх н экономических показателей работы двигателя в различных условиях эксплуатации пользуются так называемыми характеристиками двигателя. Характеристикой двигателя называют выраженную графически зависимость таких основных показателей его работы, как мощность, крутящий момент, расход топлива от угловой скорости, нагрузки и других параметров двигателя. Основными характеристиками автомо­ бильных двигателей являются скоростные, нагрузочные и регу­ лировочные.

Мощнпстные и экономические показатели работы двигателя в значительной степени зависят от регулировки его узлов. Поэ­ тому перед снятием основных характеристик двигателя снимают его регулировочпьте характеристики. Регулировочные характе­ ристики необходимы для определения оптимальных показателей работы двигателя в зависимости от состава горючей смесп, угла опережения зажигания, количества впрыскиваемого топлива и момента его подачи и др.

§ I. СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Скоростная характеристика двигателя представляет собой выра­ женную графически зависимость основных параметров, харак­ теризующих работу двигателя (мощность, крутящий момепт и др.),

полностью открытой дрос­ сельной заслонке или максимальной подаче топлива, называют внешней (кривые Ne и Мр на рис. 19). Таким образом, по внешней скоростной характеристике определяют наибольшие мощности, которые может развить данный двигатель при раз­ личных угловых скоростях. Характеристики, полученные при неполных открытиях дроссельной заслонки или неполных подачах топлива, называют частичными скоростными характеристиками

(кривые А на рис. 19).

64