Теоретические основы регулирования скоростных режимов двигателей

Устойчивый режим двигателя, работающего вхолостую на минимальном числе оборотов, необходим при прогреве двигателя и кратковременных стоянках.

Такая работа двигателя возможна при условии равенства индикаторной работы и работы трения, возникающего в сопряженных узлах двигателя. Условия устойчивой работы двигателей различных типов не одинаковы.

У бензиновых и газовых двигателей холостой ход на малых оборотах достигается прикрытием дроссельной заслонки.

Так как среднее индикаторное давление пропорционально коэффициенту наполнения ?_V, то можно допустить (рис. 9.1), что кривая коэффициента наполнения отражает характер изменения индикаторного давления.

В то же время среднее давление трения P_T по мере повышения оборотов возрастает. Устойчивый режим двигателя, работающего на холостом ходу, соответствует точке пересечения кривых.

Если среднее давление трения несколько изменяется в связи с изменением теплового состояния двигателя (пунктирные линии на рис. 9.1) или небольшие колебания рабочего процесса изменяют среднее индикаторное давление, пределы колебаний числа оборотов холостого хода сравнительно невелики и режим работы двигателя характеризуется достаточной устойчивостью. Следовательно, у бензиновых и газовых двигателей нет необходимости применять регулирование минимального числа оборотов.

Рис. 9.1. Изменение коэффициента наполнения и давления трения в бензиновых и газовых двигателях

Иной характер имеет работа при минимальном числе оборотов дизельных двигателей (рис. 9.2). Здесь холостой ход достигается постоянной малой подачей топлива насосом ?g. При этом коэффициент наполнения остается примерно постоянным. Так как среднее индикаторное давление пропорционально подаче топлива, можно допустить, что кривая подачи топлива представляет кривую среднего индикаторного давления. В то же время среднее давление трения по мере повышения оборотов возрастает. Устойчивый режим двигателя, работающего вхолостую, соответствует точке пересечения кривых.

При изменении среднего давления трения, в связи с изменением теплового состояния двигателя (пунктирные линии на графике), пределы колебаний числа оборотов холостого хода становятся значительными и режим работы двигателя будет неустойчивым. Следовательно, у дизельных двигателей необходимо применять регулирование минимального числа оборотов.

Рис. 9.2. Изменение подачи топлива и давления трения в дизельных двигателях

Ограничение максимального числа оборотов производится как у бензиновых и газовых, так и у дизельных двигателей. Ограничение максимального числа оборотов дает возможность:

• повысить срок службы двигателя, так как на высоких оборотах силовые и тепловые нагрузки достигают больших значений, механические потери возрастают и износ деталей двигателя резко повышается;
• сохранить необходимые условия для качественного протекания рабочего процесса, так как на высоких оборотах процессы наполнения, смесеобразования и сгорания значительно ухудшаются;
• значительно улучшить экономичность двигателя.