Побудова зовнішніх швидкісних характеристик двигуна

З достатнім ступенем точності зовнішні швидкісні характеристики (ЗШХ) можна побудувати за результатами теплового розрахунку для режиму максимальної потужності двигуна. Діапазон змін швидкості обертання лежить в інтервалі від 600...1000 хв^-1 до 1,2 n для бензинових двигунів і від 350...800 хв^-1 до n для дизелів. Число проміжних точок – 8...12.

Залежність потужності двигуна N від частоти його обертання n визначається за наступним виразом:

 

 

де N_i – поточне значення потужності двигуна, кВт;

n_i – поточне значення частоти обертання колінчастого вала, хв^-1;

a, b, c – коефіцієнти.

 

Для бензинових і газових двигунів формула здобуває вид:

 

 

для дизелів і газодизелів:

 

 

Питому ефективну витрату палива g_e, г/(кВт·год), обчислюють за наступними рівняннями:

- для бензинових двигунів:

 

 

- для дизелів:

 

 

де g_ei – поточне значення питомої ефективної витрати, г/(кВт·год).

 

Криву залежності годинної витрати палива G_П, кг/год, від частоти обертання колінчастого вала будують відповідно до рівняння:

 

 

де G_Пi – поточне значення годинної витрати палива, кг/год.

Значення крутного моменту M_К, Н·м, обчислюють за виразом:

 

 

де M_Кi – поточне значення крутного моменту, Н·м.

 

Результати обчислень N, M_К, g_e і G_П заносять у таблицю 3.1 і будують на аркуші формату А4 зовнішні швидкісні характеристики двигуна. Приклади побудови – рисунки 4 і 5. Дозволяється будувати характеристики так, як це показано на рисунку 6.

 

Наближена побудова регуляторної гілки ЗШХ дизеля і газодизеля робиться в наступному порядку:

а)Визначають максимальну частоту обертання колінчастого вала на режимі холостого ходу n_{р.х.х .}, хв^-1, що обмежена регулятором:

 

n_{р.х.х .} = (1,05...1,08) · n;

 

б)Визначають годинну витрату палива G_{П.х.х .}, кг/год, при n_{р.х.х .}:

 

G_{П.х.х .} = D g_п.ц' · n_{р.х.х .} · V · 3·10^-5,

 

де D g_п.ц' – циклова подача палива на режимі холостого ходу в розрахунку на літр робочого об'єму циліндра, мг/(цикл·л). Звичайно D g_п.ц' = 17...20 мг/(цикл·л).

в) Будують на ЗШХ точку А, що відповідає годинній витраті палива G_П.х.х. при n_р.х.х. і з'єднують прямоюз точкою, що відповідає G_П на номінальному режимі. На графіках N (n) і М_К (n) проводять прямі лінії від їхніх номінальних значень при n до нульових при n_{p.х.х .}. Питому ефективну витрату палива по регуляторній гілці ЗШХ визначають на декількох проміжних частотах у діапазоні n < n_i < n_p.х.х. за формулою:

 

де G_Пi, N_i – поточні значення витрати палива й ефективної потужності на регуляторній гілці, що визначені за графіком.

Отримані точки з'єднують плавною кривою. При частоті обертання, що наближається до n_p.х.х, питома ефективна витрата палива прагне до нескінченності, оскільки ефективна потужність N дорівнює нулю.

 

Необхідно визначити коефіцієнт пристосовності, швидкісний коефіцієнт і коефіцієнт запасу крутного моменту.

Коефіцієнт пристосовності к_М визначають за формулою:

 

 

де M_{К max} – максимальне значення крутного моменту за результатами розрахунку ЗШХ, Н·м.

Швидкісний коефіцієнт к_с визначають за формулою:

 

 

де n – значення частоти, що відповідає максимальному крутному моменту, хв^-1.

 

Чим вище значення к_М і нижче к_с, тим краще двигун пристосовується до зміни зовнішнього навантаження, а автомобіль володіє високими динамічними характеристиками.

 

 

Коефіцієнт запасу крутного моменту μ_М визначають за формулою:

 

 

У випадку, якщо необхідно побудувати ЗШХ двигуна з заданими параметрами пристосовності (к_М і к_с), коефіцієнти a, b, c розраховують за наступними формулами:

 

 

Таблиця 3.1 – Результати розрахунку ЗШХ

ni, хв^-1	Ni, кВт	gei, г/(кВт·год)	GПi, кг/год	Mкi, Н·м

 

Рисунок 4 – Зовнішні швидкісні характеристики бензинового двигуна

 

Рисунок 5 – Зовнішні швидкісні характеристики дизельного двигуна

 

 

Рисунок 6 – Зовнішні швидкісні характеристики бензинового двигуна