56 Регулировочная характеристика по составу смеси

Необходимым условием УР является также обеспечение температуры охлаждающей жидкости и масла, указанных в технических условиях на двигатель.

Экспериментальным методом характеристики определяют на специальных стендах, позволяющих нагружать двигатель и поглощать развиваемую им мощность во всем диапазоне режимов. Устройства, нагружающие двигатель и поглощающие энергию, называют тормозами. Стенды оборудованы средствами измерений основных показателей двигателя и параметре режима его работы.

Методы стендовых испытаний регламентированы стандартами.

Регулировочные характеристики

Регулировочными характеристиками называются зависимости основных показателей двигателя от значения одного или нескольких из регулировочных параметров при постоянной частоте вращения коленчатого вала (n = const).

Серия регулировочных характеристик, определенных на нескольких скоростных и нагрузочных режимах, позволяет выбрать и оценить регулировки соответствующих систем двигателя (топливоподачи, зажигания, впрыскивания, наддува и т. д.) и определить закономерности изменения оптимальных значений регулировочных параметров на различных режимах.

Регулировочная характеристика двигателя с искровым зажиганием

Регулировочной характеристикой по составу смеси называется зависимость основных показателей двигателя от состава смеси, определяемая при постоянстве скоростного режима двигателя и некоторых других факторов, а также при оптимальных по величине N_е значениях угла опережения зажигания (УОЗ) для каждого состава смеси ( ).

Регулировочные характеристики по составу смеси могут определяться тремя различными способами;

• при постоянном положении дроссельных заслонок (ДЗ) карбюратора ( ), что обеспечивает примерное постоянство расхода воздуха (G_в = const);

• при постоянной мощности двигателя (N_е = const);

• при постоянном расходе топлива (G_т = const). При средних нагрузках могут использоваться все три способа. Более простым является первый способ, принципиально более правильным — второй, так как для движения автомобиля в конкретных условиях необходима постоянная мощность, не зависящая от состава смеси; сочетание степени открытия ДЗ и состава смеси должно обеспечивать реализацию этой мощности при минимальном расходе топлива. На режимах полных нагрузок пригоден только первый способ, а на режимах холостого хода — только второй. Третий способ используется при испытании двигателей с системами впрыскивания топлива, когда цикловая подача не зависит от изменения давления во впускном трубопроводе при изменении положения ДЗ.

Серия регулировочных характеристик по составу смеси, определенная на нескольких скоростных режимах и при нескольких положениях ДЗ, используется:

• для определения предельных мощностных, экономических и токсических показателей двигателя на исследуемых режимах;

• для выбора регулировок топливоподающей аппаратуры или для оценки ее качества;

• для оценки качества рабочего процесса по абсолютным значениям предельных показателей двигателя и по составам смеси, соответствующим максимальной мощности, экономичности и предельным значениям токсичности ОГ.

Изменение   при снятии регулировочных характеристик по составу смеси осуществляется, как правило, путем изменения расхода топлива. В карбюраторных двигателях это достигается изменением проходного сечения главного топливного жиклера с помощью конусной иглы или изменением давления в поплавковой камере карбюратора, а в двигателях с впрыскиванием бензина и электронным управлением — путем изменения длительности управляющего импульса форсунки.

Анализ регулировочной характеристики по составу смеси, снятой при постоянном положении ДЗ (первый способ), показывает (рис. 16.1), что максимум мощности (N_e max) и минимум удельного расхода топлива (g_e min) достигаются при различных составах смеси, называемых соответственно мощностным ( ) и экономическим ( ).

При   =const величина p_i пропорциональна отношению  / . При некотором обогащении смеси (  =  ) величина  /  достигает максимума и все энергетические показатели (p_i, p_e, N_e) также имеют максимальное значение. Это объясняется тем, что величина 1/  пропорциональна количеству введенной с топливом теплоты, поэтому отношение  /  характеризует произведение   на количество введенной с топливом теплоты, т. е. количество теплоты, превращенной в индикаторную работу. При  <  отношение  /  начинает уменьшаться и происходит снижение. Кроме того, соответственно понижается величина   и, как следствие этих причин, падает значение p_е(N_е).

Индикаторный КПД возрастает при обеднении смеси до определенного предела  , который соответствует оптимальному сочетанию полноты и скорости сгорания, а также величины теплоемкости ОГ. Дальнейшее обеднение смеси приводит к ухудшению условий воспламенения и снижению скорости сгорания, что выражается в снижении   и увеличении g_e. На последнее также влияет уменьшение  . По этой причине  , соответствующий g_e min несколько меньше  . При сильном обеднении смеси работа двигателя становится неустойчивой, вплоть до прекращения сгорания в отдельных цилиндрах и циклах.

Таким образом, рациональная регулировка карбюратора должна находиться в пределах между   и  . На режимах полной нагрузки состав смеси целесообразно устанавливать несколько беднее  : уменьшение при этом мощности на 1...2% приводит к повышению экономичности примерно на 10%. На частичных нагрузках состав смеси стремятся устанавливать несколько богаче  : при малом снижении экономичности это обеспечивает резерв на случай обеднения смеси, понижения температуры воздуха, технологических отклонений и т. д.

При снятии регулировочных характеристик вторым способом (N_е = const)  , как и в первом случае, определяется минимальным значением g_е или G_т (рис. 16.2).

С уменьшением нагрузки и частоты вращения зона рационального регулирования сужается, смещаясь в область более богатых смесей. Уменьшение   при снижении частоты вращения связано с ухудшением смесеобразования во впускном трубопроводе и турбулизации заряда в цилиндре. Уменьшение   при снижении нагрузки вызывается ухудшением условий воспламенения и сгорания из-за более низких температур и давлений в цилиндре, а также из-за уменьшения концентрации топлива и кислорода вследствие увеличения разбавления заряда остаточными газами.

У современных бензиновых двигателей   в широком диапазоне нагрузок лежит в пределах 1,1...1,2, уменьшаясь по мере прикрытия ДЗ до  = 0,9...1,00. У двигателей с наиболее совершенным рабочим процессом   достигает 1,35...1,40.

На базе регулировочных характеристик по составу смеси можно получить характеристики оптимального регулирования (ХОР) (рис. 16.3). В этом случае g_emin для каждого значения нагрузки определяют путем проведения огибающей к кривым удельного расхода топлива на регулировочных характеристиках. Toчки касания огибающей определяют оптимальное сочетание  ,   и   для данной нагрузки. Величина  , которая при данной нагрузке обеспечивает минимальный удельный расход топлива, называется пределом эффективного обеднения  .

При снятии регулировочных характеристик по составу смеси третьим способом, т. е. при G_т =const критерием оптимального по экономичности состава смеси при каждом значении G_т может служить максимум мощности в зависимости от расхода воздуха или состава смеси (рис. 16.4). Для получения ХОР в этом случае достаточно соединить точки мак симумов N_e на каждой ветви таких регулировочных характеристик. При этом, если вместо расхода топлива используется пропорциональная G_т величина длительности управляющего импульса форсунки  , получаемые законы топливоподачи   сразу служат исходным материалом для построения базовых матриц для управления впрыскиванием бензина.