Токсичность и шум двигателя

Нагрузочные характеристики

Нагрузочной характеристикой называется зависимость основных показателей двигателя от параметра, характеризующего его нагрузку при постоянной частоте вращения.

Нагрузочная характеристика позволяет описать работу двигателя при-движении автомобиля с постоянной скоростью на одной передаче и переменном дорожном сопротивлении.

Основными показателями двигателя по нагрузочной характеристике являются GT и ge. Кроме того, определяемыми показателями могут быть: коэффициент наполнения, коэффициент избытка воздуха, угол опережения зажигания или угол опережения впрыскивания, температура отработавших газов, концентрация токсичных компонентов в отработавших газах, а для дизелей — дополнительно дымность.

Левая крайняя точка характеристики соответствует режиму холостого хода для заданной частоты вращения.

Правая крайняя точка характеристики соответствует максимальной нагрузке (Nemax), которую двигатель может преодолеть при данной частоте вращения (двигатели с искровым зажиганием), или ее значению при положении регулирующего органа на упоре (дизели). Она соответствует точке внешней скоростной характеристики для заданной частоты вращения двигателя.

Нагрузочная характеристика может быть построена и по результатам снятия регулировочных характеристик по составу смеси. Она называется характеристикой оптимального регулирования. При ее сравнении с нагрузочной характеристикой, полученной экспериментально, можно оценить качество регулировок систем подачи топлива и зажигания.

При снятии нагрузочной характеристики двигателя с искровым зажиганием мощность увеличивают повышением количества горючей смеси, поступающей в цилиндры, т.е. открытием дроссельной заслонки.

С учетом наивыгоднейшей характеристики состав смеси на всех режимах нагрузочной характеристики теоретически должен быть экономическим, кроме режима полной нагрузки, когда смесь должна обогащаться до мощностного состава (рис. 7.3, а).

На режимах холостого хода и малых нагрузок для обеспечения хорошей экономичности необходимо обогатить смесь до б = 0,90. 0,95.

При снятии нагрузочной характеристики дизеля нагрузку изменяют варьированием цикловой подачи топлива, т.е. перемещением рейки топливного насоса.

В дизеле без наддува (рис. 7.3, б) при уменьшении нагрузки:

увеличивается коэффициент избытка воздуха б, снижаются часовой расход топлива GT, количество теплоты, выделяющейся при сгорании, температура отработавших газов Тг, дымность отработавших газов Dx;

часовой расход воздуха GB, несколько увеличивается из-за снижения степени его подогрева;

увеличивается з, из-за роста а; однако на очень малых нагрузках з, может уменьшаться из-за ухудшения качества процессов впрыскивания и распыливания топлива;

удельный эффективный расход топлива ge уменьшается из-за повышения б и з,-, достигая минимума при 70. 80 % нагрузки, а на малых нагрузках — увеличивается в связи с уменьшением зМ.

В дизеле с турбонаддувом (рис. 7.3, в) при уменьшении нагрузки:

снижается расход воздуха GB в связи с падением температуры отработавших газов перед турбиной Фф, уменьшением располагаемой работы газа, что приводит к снижению частоты вращения турбины и компрессора;

коэффициент избытка воздуха б увеличивается более плавно из-за снижения GB,

уменьшается коэффициент наполнения з н из-за снижения рк и Гк;

более интенсивно растет ge на малых нагрузках, что связано с увеличением затрат на работу газообмена. Исходя из этого целесообразно регулирование турбонаддува на малых нагрузках.

Что такое нагрузочная характеристика двигателя

В зависимости от заданной скорости судна главные двигатели, непосредственно или через передачу соединенные с гребным винтом, работают на разных режимах, в широком диапазоне мощностей и при разных частотах вращения. Вспомогательные двигатели, спаренные с генераторами электрического тока, работают при постоянной частоте вращения, но с различной мощностью, определяемой нагрузкой на генератор (характеристики ДВС позволяют оценить его рабочие качества в различных условиях эксплуатации) .

Наибольшая мощность N _emax , которую двигатель может развивать ограниченное время (1—2 часа), называется максимальной. Мощность N _e _ном , которую двигатель может развивать длительное время (она гарантируется заводом-изготовителем), называется номинальной. Мощность N _e _экс которую двигатель фактически развивает в условиях эксплуатации, называется эксплуатационной. Обычно N _e _экс = (0,85?0,9) N _e _ном . Длительная мощность N _e _экс , при которой достигается наименьший удельный эффективный расход топлива, называется экономической. Мощность N _e _min , устойчиво развиваемая двигателем при минимальных ходах судна, называется минимальной.

Читать еще: Электрическая схема пуска дизельного двигателя

Под характеристикой понимают графическое изображение зависимости технико-экономических показателей работы двигателя от других независимых показателей или факторов, влияющих на работу ДВС. Различают характеристики нагрузочные, скоростные и регуляторные.

Нагрузочная характеристика показывает, как изменяются мощность, удельный расход топлива, механический к. п. д. и другие параметры двигателя в зависимости от нагрузки при постоянной частоте вращения.

На рис. 208 дано изменение основных параметров ДВС при работе по нагрузочной характеристике.

Как видно из этого рисунка, ? _м растет с увеличением нагрузки, причем вначале быстро, а затем медленнее. Изменение мощностей N _i и N _e характеризуют две прямые, причем расстояния между ними равно мощности механических потерь, т. е. N _i – N _e = N _м . Коэффициент а изменяется по закону прямой обратно пропорционально нагрузке. При определенном значении нагрузки, b _е достигает наименьшего значения, а ? _е — наибольшего; b _i и ? _i изменяются по закону прямой. Нагрузочные характеристики позволяют оценить основные показатели двигателя при работе на генератор электрического тока.

Скоростные характеристики показывают, как изменяются основные показатели двигателя с изменением частоты вращения его коленчатого вала. К скоростным характеристикам относятся внешние и винтовые.

Внешние показывают зависимость параметров двигателя от частоты вращения при постоянном количестве подаваемого топлива. При снятии характеристики регулируют подачу топлива, соответствующую той или иной мощности, и, оставляя затем подачу неизменной, производят испытания. Поэтому различают характеристики максимальных мощностей, номинальных и эксплуатационных.

Наибольший интерес представляет характеристика номинальных мощностей (рис. 209). Так как подача топлива за цикл неизменна, то р _i и р _е должны быть постоянными. Но из рис. 209 видно, что р _i и р _е с ростом частоты вращения несколько уменьшаются. Это объясняется тем, что уменьшается коэффициент подачи топливной системы вследствие увеличения насосных потерь и сжимаемости топлива. Характер кривых N _i и N _e определяется уравнением N _i = kp _i n (где k — постоянный числовой коэффициент для данного двигателя). С ростом частоты вращения увеличиваются потери N _м , уменьшается механический к. п. д. ? _м и незначительно возрастают удельные расходы топлива b _i и b _e .

Винтовые характеристики показывают характер изменения параметров двигателя при работе на винт (рис. 210). Характер кривой будет в основном определяться элементами винта. Ориентировочно можно считать N _е = сп 3 (где с — коэффициент пропорциональности) .

При совмещении винтовой характеристики с внешней, построенной для номинального режима (рис. 211), они пересекаются в точке 1, где мощность двигателя полностью поглощается винтом. На других скоростных режимах двигатель значительно недогружен, что снижает экономические показатели двигателя.

Если частота вращения двигателя составляет n ₁ , то его мощность N ₁ = сп ₁ 3 . При п ₂ мощность N ₂ = сп ₂ 3 . Находим отношение

Из этого выражения можно определить частоту вращения двигателя при работе на любом мощностном режиме N _e :

1. Нагрузочные характеристики двигателей

Нагрузочной характеристикой двигателя внутреннего сгорания называется комплекс зависимостей часового, удельного эффективного расходов топлива и других показателей двигателя от его нагрузки при постоянной частоте вращения коленчатого вала.

В качестве показателя величины нагрузки могут выступать эффективная мощность, крутящий момент или, чаще всего, среднее эффективное давление. Иногда характеристику строят по аргументу, представленному в относительных величинах, например в процентах от максимальной (номинальной) мощности. На характеристику, кроме графиков расходов топлива, обычно наносят также кривые часового расхода воздуха, коэффициента наполнения, коэффициента избытка воздуха и других показателей двигателя.

1.1.Нагркзочная характеристика дизеля

Рис. 3.1. Зависимость показателей дизеля от нагрузки при n = const

агрузочная характеристика может сниматься как при регулировке топливного насоса высокого давления (ТНВД), установленной заводом изготовителем, так и с демонтированным устройством ограничения хода рейки ТНВД. Во втором случае цикловая подача топлива лимитируетсянаибольшей производительностью плунжерной пары насоса, что дает возможность обеспечить переобогащение смеси, выявить предел дымления и определить максимальную эффективную мощность, которую может развить дизель при данной частоте вращения коленчатого вала (рис. 3.1). На наиболее экономичном режиме (точка 1) дизель работает при полном бездымном сгорании при коэффициенте избытка воздуха α =1,5. 2,0. С увеличением нагрузки, а следовательно, и расхода топлива G_T смесь обогащается, коэффициент α приближается к значениям 1,2. 1,3, что приводит к неполноте сгорания топлива и возникновению дымления из-за появления в отработавших газах несгоревших углеродистых частиц — сажи (точка 3). Достижение максимальной мощности (точка 4) связано с переходом к еще более богатым смесям, коэффициент избытка воздуха при этом приближается к значению α =1, отработавшие газы приобретают черную окраску, удельный эффективный расход топлива существенно повышается. Дальнейшее увеличение цикловой подачи топлива приводит к еще большему ухудшению сгорания и падению мощности. Работа дизеля на режимах, сопровождающихся дымлением, не допускается. Режим номинальной мощности, определяемый (устанавливаемый) заводом-изготовителем, должен гарантировать бездымную работу дизеля (точка 2).

Читать еще: 5тдф двигатель технические характеристики

Анализ нагрузочной характеристики дизеля

Нарис. 3.2. представлена нагрузочная характеристика дизеля. Часовой расход топлива G_T с увеличением нагрузки р_е при n=const возрастает, так как при перемещении органа управления топливного насоса увеличивается цикловая подача топлива. До нагрузки примерно 70. 75% от максимальной (р_е=0,5 МПа) зависимость G_T = f(p_e) близка к линейной. При меньших нагрузках вследствие появления неполноты сгорания крутизна кривой G_T несколько увеличивается.

Часовой расход воздуха G_B у дизеля с ростом нагрузки при n=const, должен быть практически постоянным. Однако увеличение нагрузки сопровождается общим возрастанием тепловой напряженности двигателя, особенно заметным при больших нагрузках и при максимальной мощности. По этой причине увеличивается подогрев свежего заряда, плотность его снижается, что приводит к некоторому уменьшению G_B и соответственно коэффициента наполнения η_V.

Рис. 3.2. Нагрузочная

оэффициент избытка воздуха α снижается от α = 5,0. 6,0 на холостом ходу (р_е=0) до α =1,75 на режиме наименьшего удельного эффективного расхода топлива (при р_е = 0,56 МПа), поскольку наибольшая полнота сгорания топлива достигается, как правило, при α =1,6. 1,8. Для получения максимальной (или номинальной) мощности смесь должна быть обогащена до α_Н=1,2. 1,4 (в зависимости от типа камеры сгорания и способа смесеобразования). У исследуемого дизеля α_Н =1,5.

Минимальный удельный эффективный расход топлива, равный 230 г/(кВт ч), наблюдается при р_е= 0,56 МПа. При меньшей нагрузке экономичность двигателя ухудшается, так как увеличивается относительная доля механических потерь (механический КПД η_М падает). При больших нагрузках удельный расход топлива возрастает из-за увеличения неполноты сгорания топлива. На номинальном режиме g_e=235 г/(кВтч).

1.12 Нагрузочная характеристика двигателя

где k_ч— эмпирический коэффициент, зависящий от частоты вращения коленвала;

k_И — эмпирический коэффициент, зависящий от степени использования мощности;

И — степень использования мощности двигателя.

g_eN — удельный расход топлива при N_max , g_eN = 225 г/кВтч.

Определим коэффициент К_ч для получения более реальных результатов не по формуле, а как фиксированные значения для каждой частоты вращения коленвала в виде массива. Найдем значения К_ч, полагая, что использование мощности двигателя 100%, т.е. К_И = 1.

где g_e 100% — удельный расход топлива по внешней скоростной характеристике двигателя.

Делись добром 😉

ВВЕДЕНИЕ
КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
1. Требования к проектируемому автомобилю
1.1 Основные требования к конструкции автомобиля
1.2 Описание конструкции проектируемого автомобиля
1.3 Характеристика узлов и агрегатов проектируемого автомобиля
1.4 Расчет потребной мощности двигателя
1.5 Внешняя скоростная характеристика
1.6 Расчет передаточных чисел трансмиссии
1.7 Тяговый баланс автомобиля
1.8. Мощностной баланс автомобиля
1.9 Динамическая характеристика автомобиля
1.10 Характеристика ускорений автомобиля
1.11 Разгонная характеристика автомобиля
1.12 Нагрузочная характеристика двигателя
1.13 Экономическая характеристика автомобиля
2. Конструкции ведущих мостов
2.1 Ведущий мост. Требования, классификация, применяемость
3. Конструирование и расчет ведущего моста
3.1 Обзор конструкций дифференциалов
3.2 Работа механизма принудительной блокировки
3.3 Выбор максимального крутящего момента при расчете на прочность элементов блокировки
3.4 Критический крутящий момент
3.5 Выбор расчетного крутящего момента
3.6 Расчет кулачков муфт блокировки
4. Техническое обслуживание ведущего моста
5. Разработка технологического процесса сборки ведущего моста
6. Анализ технологичности конструкции сборочной единицы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Читать еще: Автономная схема для шагового двигателя

Токсичность и шум двигателя