Расчет и построение регуляторной характеристики дизельного двигателя

Регуляторная характеристика дизельного двигателя показывает изменение эффективной мощности, частоты вращения коленчатого вала, крутящего момента, удельного и часового расходов топлива в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов при работе двигателя на регуляторе.

Расчет и построение регуляторной характеристики двигателя в функции частоты вращения коленчатого вала выполняется в следующем порядке.

1. Рассчитывается регуляторная ветвь характеристики в диапазоне частот вращения от холостого хода до номинального режима.

Частота вращения холостого хода двигателя определяется по формуле

, мин (13)

где - коэффициент неравномерности регулятора, для современных тракорных дизелей = (0,07...0,08) = 0,07;

- номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя мин ,

мин .

На регуляторной ветви характеристики принимают изменение мощности N_e и крутящего момента М двигателя по закону прямой линии от до N_eн и = 0 до

Крутящий момент определяется по формуле:

, кНм; (14)

где N_е - эффективная мощность, кВт;

n - частота вращения, об/мин.

Определяем номинальный крутящий момент:

кН∙м.

По удельному расходу топлива при номинальной мощности двигателя определяют максимальный часовой расход топлива по формуле:

, кг/ч; (15)

кг/ч.

Для холостого хода принимают:

,кг/ч;

кг/ч.

Промежуточные точки часового расхода топлива на регуляторной ветви принимают по закону прямой линии. По часовому расходу топлива и со­ответствующей мощности двигателя на регуляторной ветви определяют удельный расход топлива по формуле

, г/кВт∙ч; (16)

Кривая удельного расхода топлива по мере снижения мощности (нагрузки) двигателя поднимается вверх.

2. Рассчитывается безрегуляторная (перегрузочная) ветвь характери­стики в диапазоне частот вращения от номинального режима n_н до режима максимального крутящего момента n₀. При перегрузках крутящий момент двигателя продолжает несколько возрастать, главным образом за счет кор­ректора, увеличивающего цикловую подачу топлива в цилиндры двигателя. При частоте вращения n_о крутящий момент двигателя достигает максимального значения М_крmах. При дальнейшем снижении частоты вращения крутящий момент уменьшается из-за ухудшения условий протекания рабочего процесса.

На участках характеристики с частотами вращения ниже n_о двигатель работает неустойчиво и при малейшей дополнительной перегрузке может за­глохнуть.

На режиме максимального крутящего момента двигателя трактор раз­вивает максимальные касательные силы тяги и тяговые усилия на крюке. В диапазоне частот вращения от n_н до n_о текущие значения эффективной мощности двигателя определяют по эмпирической формуле

, кВт; (17)

где n_i и n_н - текущее и номинальное значения частот вращения коленчато­го вала, об/мин;

с =0,5; с =1,5 - для дизелей с непосредственным впрыском топлива,

с =0,7; с =1,3- для дизелей с вихрекамерным смесеобразованием.

Задаваясь значениями частот вращения коленчатого вала двигателя, определяют текущие значения N_ei и крутящего момента М_крi. Шаг изменения частот вращения от n_н до n_о принимают равным 50...100 об/мин.

Расчеты с изменяющейся частотой вращения коленчатого вала двигателя производят до определения максимального крутящего момента и соот­ветствующей ему частоты вращения.

Удельный расход топлива на безрегулягорной ветви при максимальном крутящем моменте двигателя принимают равным:

, г/кВтч; (18)

Зная удельный расход топлива на безрегулягорной ветви, определяют соответствующий часовой расход топлива G_Ti по формуле

, кг/ч; (19)

Результаты расчетов показателей работы двигателя заносят в сводную таблицу для построения регуляторной характеристики (табл. 2).

Таблица 2

Параметры регуляторной скоростной характеристики

Пользуясь полученными расчетными данными, строят график регуляторной скоростной характеристики тракторного дизельного двигателя в функции частоты вращения коленчатого вала.