Таким образом, изучение факторов, влияющих на тепловую напряженность ответственных деталей двигателя имеет большое значение для обеспечения надежной его эксплуатации.

Тепловая напряженность основных деталей определяется величиной удельного теплового потока

q = Q / F, Вт/м²,

где Q - количество теплоты, проходящей через рассматриваемую поверхность детали, Вт; F - рассматриваемый участок поверхности, м².

 

Лекция № 2

Характеристики автомобильных двигателей

План лекции

2.1. Общие понятия о характеристиках. Совместная работа двигателя и потребителя

2.2. Скоростные характеристики

2.3. Нагрузочные характеристики

2.4. Регулировочные и многопараметровые характеристики

 

2.1. Общие понятия о характеристиках

Изменение величины одного или нескольких показателей работы двигателя в зависимости от какого-либо эксплутационного фактора называется характеристикой двигателя. Характеристики двигателя снимаются при испытании или исследовании работающего двигателя на специальном стенде. В состав оборудования и приборов такого стенда входят тормоз и устройства для измерения крутящего момента, расходов топлива и воздуха, частоты вращения вала двигателя. Тормоз позволяет имитировать нагружение двигателя тем или иным потребителем.

Как правило, характеристики снимаются на установившихся режимах работы двигателя. Под установившимся режимом работы двигателя понимается такой режим, при котором обеспечивается практическое постоянство показателей его работы.

Обычно характеристики приводятся в виде графиков, построенных в прямоугольной системе координат: в качестве независимой переменной (аргумента) рассматривается тот или иной эксплутационный фактор, а в качестве функции рассматриваются показатели работы двигателя.

Различают скоростные, нагрузочные, регулировочные, регуляторные, многопараметровые и другие характеристики. Характеристики дают представление о работе двигателя в целом и, главным образом, о характере изменения мощности, крутящего момента, экономических показателей и других параметров при работе двигателя на разных эксплутационных режимах.

Особенно большое значение имеют характеристики с точки зрения совместной работы двигателя и потребителя (приводимая в действие машина или передача). Невозможно правильно подобрать двигатель к какому-либо конкретному потребителю, не зная его (двигателя) характеристик. Типичная характеристика изменения максимальной мощности двигателя Ne в зависимости от частоты вращения вала n и типичные кривые изменения мощности потребителя механической энергии Nп приведены на рис. 2.1, 2.2

Рис. 2.1. Типичная характеристика двигателя по мощности	Рис. 2.2. Типичная характеристика потребителя

 

На рис. характеристика двигателя совмещена с характеристикой потребителя. Устойчивый режим работы системы «двигатель – потребитель», то есть, динамическое равновесие системы, устанавливается при равенстве мощностей. Точка a пересечения характеристик при частоте вращения n_a соответствует этому состоянию. При частоте вращения n₁ < n_a мощность двигателя превышает мощность потребителя, и избыток мощности увеличивает кинетическую энергию системы, частота вращения вала системы будет повышаться до тех пор, пока не будет достигнуто состояние равенства мощностей (точка a). Наоборот, при n₂ > n_a недостаток мощности двигателя «покрывается» за счёт кинетической энергии системы, и частота вращения вала уменьшается до тех пор, пока опять не установится равенство мощностей.

Таким образом, при работе двигателя с потребителем устойчивый режим работы системы устанавливается автоматически. Если мощность потребителя на каком-либо скоростном режиме уменьшается (кривая  на рис. 2.3 а), а по условиям работы желательно поддерживать частоту вращения n_a неизменной, то мощность двигателя должна быть уменьшена до нового значения . Точка a” соответствует новому состоянию динамического равновесия системы. В двигателях предусмотрена возможность регулирования мощности увеличением или уменьшением подачи топлива (горючей смеси) в цилиндры двигателя.

Рис. 2.3. Совмещённые характеристики двигателя и потребителя:

а) – уменьшение мощностей двигателя и потребителя при постоянной частоте вращения; б) – мощность потребителя больше мощности двигателя (заглохание двигателя)

 

Если мощность потребителя на рассматриваемом скоростном режиме увеличивается и достигает значений, превышающих значения мощности, раз-

виваемой двигателем (кривая Nп на рис. 2.3, б), то совместная работа двигателя и потребителя становится невозможной, так как двигатель на всех скоростных режимах развивает мощность меньшую, чем требуется потребителю. В этом случае частота вращения вала системы прогрессивно уменьшается до полной остановки двигателя (двигатель глохнет).

Анализ вопроса совместной работы двигателя с потребителем показывает, насколько важно иметь ясное представление о характеристике двигателя.