6.2 ШВИДКІСНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ

 

 Швидкісною характеристикою називається залежність ефективної потужності, крутного моменту, витрати палива та інших показників роботи двигуна від частоти обертання.

 Швидкісна характеристика, що відповідає повній подачі палива, називається зовнішньою швидкісною характеристикою. Усі проміжні характеристики, які знімаються при незмінному положенні керуючих органів, називаються частковими швидкісними характеристиками.

 В умовах експлуатації двигун працює за зовнішньою характеристикою тоді, коли автомобіль рухатиметься на прямій передачі з максимально відкритою дросельною заслінкою або рейка паливного насоса буде встановлена на максимальну подачу палива.

 

 Зміни частоти обертання досягають за допомогою зміни (зменшення або збільшення) навантаження. При цьому положення регулюючого органа (дроселя або рейки) залишається незмінним.

 На рис. 6.3 показано зовнішню швидкісну характеристику бензинового двигуна. Характер кривих визначається зміною величини середнього ефективного тиску, який в основному залежить від частоти обертання, коефіцієнта наповнення, коефіцієнта надлишку повітря, втрат на тертя і теплових втрат. На малих обертах процес згоряння в циліндрах двигуна відбувається повільно і з великими тепловими втратами, тому величина середнього ефективного тиску, а отже, ефективної потужності незначна. У міру збільшення частоти обертання термодинамічні умови згоряння значно поліпшуються і крива потужності круто піднімається вгору. Проте із збільшенням частоти обертання коефіцієнт наповнення знижується і збільшуються механічні втрати. Це призводить до зниження інтенсивності наростання ефективної потужності. При швидкості обертання  крива потужності досягає свого максимального положення, а потім, внаслідок значного зменшення середнього ефективного тиску і збільшення механічних втрат, починає знижуватися.

 Характеристику двигуна зазвичай знімають до швидкості обертання , яка для різних типів двигунів змінюється у межах (1,10÷1,25) . Крива крутного моменту  при деякій частоті  також має максимум. Дальше збільшення п веде до зменшення крутного моменту, яке визначається середнім ефективним тиском, коефіцієнтом наповнення і механічним ККД двигуна.

 У зв'язку із збільшенням частоти обертання годинна витрата палива  зростає, незважаючи на деяке зниження коефіцієнта наповнення.

 Характер кривої питомої ефективної витрати палива  визначається характером зміни годинної витрати палива та ефективної потужності, оскільки:

 

 

 При  питома ефективна витрата палива досягає мінімального значення . Будь-яке відхилення  від  веде до погіршення економічності двигуна.

 В процесі експлуатації двигун працює найефективніше в діапазоні частоти обертання , якому відповідає і мінімальна витрата палива

 На рис. 6.4 показано зовнішню швидкісну характеристику дизеля. За характером ці криві майже не відрізняються від кривих рис. 6.3, тому що вони визначаються однаковими факторами.

 На малих  регулятор не впливає на зовнішню характеристику. Але після того, як досягнута частота обертання, на яку відрегульовано регулятор , останній вступає в дію і перешкоджає подальшому збільшенню .

 Робота двигуна на режимі, вищому від номінального ( ), веде до зростання механічних навантажень на двигун і до появи дим­ного вихлопу внаслідок погіршення умов згоряння палива.

 На зовнішніх характеристиках (рис. 6.3, 6.4) можна відмітити ряд характерних точок:

– мінімальна стійка частота обертання;

 – максимальна частота обертання;

 – частота обертання при максимальному крутному

моменті;

 – частота обертання при максимальній потужності;

 – швидкість обертання при мінімальній ефективній питомій витраті палива.

 Важливим показником транспортного ДВЗ є коефіцієнт пристосовності, який показує здатність двигуна долати зростаючий момент опору внаслідок підвищення величини крутного моменту без переходу на нижчу передачу. Його визначають за формулою

,

 

де  – максимальний крутний момент;  – крутний момент при максимальній потужності.

 Для бензинових двигунів , для дизелів без регулятора частоти обертання . Це пояснюється тим, що у дизелів характеристика крутного моменту більш полога, ніж у бензинових двигунів.

 Для поліпшення пристосованості дизельних двигунів застосовують коректори подачі палива, що дає можливість при зменшенні частоти обертання підвищити крутний момент на , а коефіцієнт пристосованості – до .

 Часткові швидкісні характеристики знімаються при проміжних положеннях органів керування. Такі характеристики бензинового двигуна показано на рис. 6.5, а. Суцільними лініями зображено криві потужності, штриховими – крутного моменту. Криві 1 є зовнішніми характеристиками, криві 2 – 5 – частковими.

Рис. 6.5. Часткові швидкісні характеристики двигунів:

а – бензинового; б – дизеля

 

 Характер зміни основних показників дизеля  із зміною частоти обертання не залежить від положення керуючого органа. Тому часткові характеристики мають такий же характер, як і зовнішня (крива 1). Крива 6 показує границю димного вихлопу.

 Як видно з характеристик, дизельні двигуни на всіх режимах подачі палива здатні практично необмежено збільшувати частоту обертання («йти в рознос»), тому на них обов'язково треба встановлювати обмежувачі цього параметра (регулятори).