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

Различают следующие характерные угловые скорости коленча­ того вала двигателя:

Mmin — минимальная угловая скорость, при которой двигатель работает устойчиво с полной нагрузкой; у автомобильных двигателей угловая скорость comin находится в пределах 40—60 рад/с; в случае работы на холостом ходу она уменьшается;

“ м — угловая скорость, соответствующая максимальным зна­ чениям крутящего момента М(,тах и среднего эффектив­ ного давления ретах;

(B]v — угловая скорость, соот­ ветствующая макси­ мальной мощности дви­ гателя;

©max — угловая скорость, соот­ ветствующая макси­ мальной скорости авто­ мобиля (при установке на двигатель ограничи­ теля или регулятор аона равна угловой скорости, при которой они начи­ нают срабатывать).

Автомобильный карбюратор­ ный двигатель в условиях эксп­ луатации работает в основном в интервале угловых скоростей

сом — содг. В этом интервале обычно переключают передачи в коробке передач, а также определяют минимальный удельный расход топлива £ет|П. Наилучшую топливную экономичность двигателя можно обеспечить при наименьших изменениях удель­ ного расхода топлива в указанном интервале угловых скоростей.

На рис. 20 показана скоростная характеристика дизеля при работе с регулятором угловой скорости. Максимальная мощность Листах дизеля находится в зоне дымления и расположена вне регуляторной ветви кривой.

Из приведенных выше скоростных характеристик следует, что эффективная мощность двигателя по мере увеличения угловой скорости сначала увеличивается, а затем, достигнув максималь­ ного значения, уменьшается. Максимальную мощность Nemax двигатель развивает в тот момент, когда повышение мощности при увеличении угловой скорости (частоты циклов) полностью компенсируется уменьшением среднего эффективного давления ре. С повышением угловой скорости давление р е уменьшается из-За ухудшения наполнения двигателя и увеличения механических потерь.

Скоростную характеристику реального (выпускаемого) дви­ гателя строят на основании данных, полученных в результате

его испытаппя иа специальном стенде. Если необходимо построить скоростную характеристику для вновь проектируемого двига­ теля, то ее строят по результатам теплового расчета или с по­ мощью эмпирических формул.

Для построения скоростной характеристики по результатам теплового расчета необходимо произвести серию довольно тру­ доемких тепловых расчетов. Отсутствие экспериментальных данных для разных скоростных режимов двигателей различных типов не позволяет с достаточной точностью задаваться исходными вели­ чинами. Поэтому такой способ построения скоростной харак­ теристики двигателя не всегда дает удовлетворительные резуль­ таты, вследствие чего для вновь проектируемого двигателя ее в большинстве случаев строят с помощью одной из эмпирических формул.

Скоростную характеристику двигателя можно построить по эмпирической формуле в том случае, если известны максимальная мощность N emax (в кВт) и угловая скорость СОд/ (в рад/с).

В настоящее время пользуются несколькими эмпирическими формулами, предложенными различными авторами. Ниже при­ ведены некоторые из них.

Для карбюраторных двигателей

для дизелей с неразделенной камерой сгорания

где Ne и — эффективная мощность в кВт и угловая скорость коленчатого вала в рад/с в искомой точке ско­ ростной характеристики двигателя.

Задаваясь угловыми скоростями сое и определив соответствую­ щие им значения мощностей Ne, можно построить скоростную характеристику мощности Ne =f(coe), а затем и скоростную ха­ рактеристику момента Ме = /(сое). Значения крутящего момента Ме определяют по формуле

66

Пример. Рассчитать внешнюю скоростную характеристику четырех­ тактного карбюраторного двигателя, развивающего максимальную эффек­ тивную мощность 7Vemax — 72 кВт при угловой скорости коленчатого вала

Эффективный крутящий момент при той же угловой скорости [фор­ мула (68)]:

.25 000

136 -=184 Н -м .

Величины мощности и момента при других значениях угловой скорости коленчатого вала приведены в таблице.

На рис. 21 изображены внешние скоростные характеристики карбюраторных двигателей ГАЗ-51 и ЗИЛНЗО, а на рис. 22 — дизелей ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238.

На приведенных выше скоростных характеристиках видно, что максимальные значения крутящих моментов МеШах смещены относительно максимальных величин мощностей /Vemux в зону

меньших угловых скоростей. Значения отношения угловой ско­ рости сом при максимальном крутящем моменте к угловой ско­ рости cOjv при максимальной мощности у современных автомо­ бильных двигателей находятся в пределах 0,4—0,7.

Увеличение крутящего момента до значения Мстпх при умень­ шении угловой скорости от COjv до сом оказывает значительное влияние на устойчивость режима работы автомобильного двига­ теля. Устойчивость режима его работы оценивают запасом кру­ тящего момента, называемым коэффициентом приспособляемости км, который представляет собой отношение максимального кру­ тящего момента .Метах к крутящему моменту при максимальной мощности:

М.

км М.eN

Коэффициент приспособляемости характеризует свойство дви­ гателя преодолевать кратковременные повышенные нагрузки.

Ниже приведены значения коэффициента приспособляемости:

Для оценки топливной экономичности двигателя строят график завпснмостн удельного эффективного расхода топлива ge от угловой скорости сое при полностью открытой дроссельной заслонке или

где(7т —часовой расход топлива, найденный опытным путем, вкг/ч.

§ 2. НАГРУЗОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Автомобильные двигатели работают не только при полностью открытой дроссельной заслонке или при полной подаче топлива, но и на других режимах. Поэтому с помощью скоростной харак­ теристики нельзя достаточно полно оценить свойства двигателя при различных режимах его работы.

Для определения топливной экономичности двигателя при раз­ личных нагрузках снимают так называемые нагрузочные характе­ ристики. Нагрузку карбюраторного двигателя изменяют путем изменения положения дроссельной заслонки. Поэтому его нагру­ зочную характеристику называют также дроссельной характерис­ тикой.

Нагрузочной характеристикой называют выраженную графи­ чески зависимость удельного расхода топлива ge от эффективной

68

мощности Ne (или среднего эффективного давления р е) при постоян­ ной угловой скорости коленчатого вала. Так как автомобильный двигатель работает в весьма широком диапазоне угловых скорос­ тей, то снимают не одну, а несколько нагрузочных характеристик.

На рис. 23 показана нагрузочная характеристика карбюратор­ ного двигателя. По оси абсцисс отложены значения нагрузки (мощности) в процентах от мощности, развиваемой двигателем при полностью открытой дроссельной заслонке и данной угловой скорости. По оси ординат отложены значения часовых и удельных расходов топлива.

При полностью открытой дроссельной заслонке удельный расход топлива равен расходу, который определяют по скоростной

ческого тормоза.

Часовые расходы топлива изменяются почти по линейному закону. Резкие изгибы кривых GT и ge вверх при нагрузках, близких к максимальной, вызваны значительным обогащением горючей смеси экономайзером карбюратора.

Увеличение удельного расхода топлива при прикрытой дрос­ сельной заслонке происходит из-за ухудшения рабочего процесса двигателя (уменьшения наполнения и увеличения коэффициента остаточных газов), а также вследствие уменьшения механического к. п. д. (мощность двигателя уменьшается, а величина механичес­ ких потерь нри постоянной угловой скорости практически оста­ ется постоянной).

§ 3. РЕГУЛИРОВОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Кривые, показывающие зависимость мощностных и экономи­ ческих показателей двигателя от расхода топлива, состава смеси, температуры масла и воды, угла опережения зажигания или

69