При этом сила

Т = P_t sin(j+b) = sin(j+b) Р₁/cosb, H;

K = P_t cos(j+b) = cos(j+b)Р₁/cosb, H;

S = Р₁/cosb, H.

В результате действия выше назначенных сил двигатель будет развивать крутящий момент, равный

М_кр = Т× r, нм;

и опрокидывающий момент

М_опр = - N×h = - Р₁ tgb (l cosb + r cosj)= - Т× r = - М_кр, Нм;

Где l – длина шатуна, м;

H – расстояние от осевой линии коленчатого вала до осевой линии поршневого пальца, м.

Результирующая сила, действующая на шатунную шейку коленчатого вала, равна

- скалярная форма записи;

- векторная форма записи.

Вопрос 8. Скоростная характеристика ДВС и ее анализ.

Ответ 8. Характеристикой ДВС называют графическую зависимость основных показателей двигателя от режимов его работы.

Различают следующие характеристики ДВС: нагрузочные, скоростные, регуляторные, регулировочные, характеристики механических потерь и многопараметровые характеристики ДВС.

При снятии скоростных характеристик различают частичные и внешние полные характеристики. Так, если положение органа управления подачей топлива соответствует максимальной подаче, то такая скоростная характеристика называется внешней полной скоростной характеристикой (в противном случае - частичной).

Условием снятия скоростной характеристики является следующее: температурный режим работы – нормальный, угол опережения зажигания (впрыска топлива) – оптимальный, орган подачи топлива установлен на максимальную или частичную подачу. Изменяется частота вращения коленчатого вала путем изменения нагрузки на тормозе.

В условиях скоростной характеристики наблюдается рост часового расхода топлива (G_T), и эффективной мощности (N_e). Изменение удельного расхода топлива (g_e) по параболической убывающей зависимости объясняется характером протекания индикаторного и механического к.п.д. Так, снижение удельного расхода в левой части скоростной характеристики объясняется ростом индикаторного к.п.д., который в зависимости от n_e возрастает из-за улучшения процессов сгорания топлива, а увеличение g_e в правой области характеристики происходит из-за уменьшения механического к.п.д., который параболически снижается из-за роста механических потерь, связанных с увеличением скоростного режима работы ДВС.

Разновидностью скоростной характеристики является регуляторная характеристика ДВС, снятая в зависимости от скоростного режима работы ДВС при работе дизеля на регуляторе.

Характеристика имеет две области: 1) область безрегуляторной ветви характеристики; 2) область регуляторной ветви характеристики.

Характер протекания кривых в области безрегуляторной ветви характеристики объясняется как для условий скоростной характеристики, а в регуляторной – в зависимости от условий работы регулятора.

Вопрос 9. Нагрузочная характеристика ДВС и ее анализ.

Ответ 9. Характеристикой ДВС называют графическую зависимость основных показателей двигателя от режимов его работы.

Различают следующие характеристики ДВС: нагрузочные, скоростные, регуляторные, регулировочные, характеристики механических потерь и многопараметровые характеристики ДВС.

Нагрузочной характеристикой ДВС называется графическая зависимость основных показателей ДВС (G_T, g_e, M_e, и др.) от эффективной мощности N_e или среднего эффективного давления.

Нагрузочные характеристики снимают в условиях стендовых испытаний, при этом обороты двигателя n_e остаются постоянными, тепловой режим работы ДВС нормальный, угол опережения зажигания или впрыска являются оптимальными, изменяется нагрузка на тормозе и положение органа, управляющего величиной изменения подачи топлива.

Как показывают экспериментальные исследования, в условиях нагрузочных характеристик с увеличением нагрузки часовой расход топлива G_T растет прямопропорционально росту мощности, т.к. происходит увеличение подачи топлива карбюратором или топливным насосом высокого давления (ТНВД). Удельный расход топлива (g_e) снижается параболически и зависит от характера протекания в условиях нагрузочной характеристики от эффективного к.п.д. (h_е), который изменяется под действием индикаторного к.п.д. (h_i) и механического к.п.д. (h_м). В условиях нагрузочной характеристики механический к.п.д. параболически возрастает, т.к.

h_м = 1/(1+N_м/N_е), а N_м = const.

Возрастание индикаторного к.п.д. происходит из-за того, что по мере открытия дроссельной заслонки (для бензиновых ДВС) в цилиндры двигателя подается большее количество воздуха, топливно-воздушная смесь обедняется и происходит более полное сгорание топлива, в результате чего тепловые потери уменьшаются, а индикаторный к.п.д растет.

При испытании дизелей индикаторный к.п.д. вначале с ростом нагрузки растет, т.к. коэффициент избытка воздуха a имеет значительные численные значения, а затем, по мере роста нагрузки a снижается, что приводит к ухудшению процессов горения топлива, а, следовательно, росту тепловых потерь и падению индикаторного к.п.д.

Разновидностью нагрузочной характеристики ДВС является регуляторная характеристика ДВС, снятая в зависимости от эффективной мощности при работе дизеля на регуляторе.

Характеристика имеет две области: 1) область безрегуляторная; 2) область регуляторная. Характер протекания кривых в безрегуляторной области объясняется как для условий нагрузочной характеристики ДВС.

Вопрос 10. Регулировочные характеристики ДВС и их анализ.

Ответ 10. Характеристикой ДВС называют графическую зависимость основных показателей двигателя от режимов его работы.

Различают следующие характеристики ДВС: нагрузочные, скоростные, регуляторные, регулировочные, характеристики механических потерь и многопараметровые характеристики ДВС.

Регулировочной характеристикой ДВС называется графическая зависимость N_e и g_e в зависимости от состава смеси (G_T или a), или в зависимости от углов опережения впрыска топлива или опережения зажигания.

Регулировочные характеристики снимают с целью определения оптимальной регулировки системы питания и зажигания и получения максимальной мощности и минимального расхода топлива.

В зависимости от цели снятия регулировочной характеристики изменяются и условия их снятия. Так, снятие регулировочной характеристики по составу смеси осуществляется в следующих условиях: тепловой режим – нормальный, обороты двигателя – постоянные, угол опережения зажигания или впрыска топлива – оптимальный, орган управления подачей топлива (дроссель) – открыт полностью и закреплен. Изменяется нагрузка на тормозе и часовой расход топлива путем изменения проходного сечения отверстия жиклера главной дозирующей системы.

Для дизельных ДВС эту характеристику снимают как нагрузочную с той лишь разницей, что рейка топливного насоса отсоединяется от регулятора и вывернут ограничительный винт перемещения рейки топливного насоса.

Регулировочную характеристику по углу опережения зажигания или впрыска топлива снимают при нормальном тепловом режиме, постоянной частоте вращения коленчатого вала и максимальной подаче топлива. Изменяют угол опережения зажигания или впрыска топлива, а также нагрузку на тормозе.

При снятии регулировочной характеристики, например, по углу опережения зажигания, изменение N_e и g_e происходит параболически. Причем, ранний угол опережения приводит к снижению N_e и возрастанию g_e из-за увеличения тепловых потерь в такте сжатия, появления детонации, роста противодавления. При позднем угле опережения зажигания N_e снижается, а растет из-за нарушения подвода тепла, догорания топлива в такте расширения, увеличения тепловых потерь в систему охлаждения ДВС и с выхлопными газами.