Скоростная характеристика двигателя с искровым зажиганием

ВСХ снимается при штатных регулировках систем топливоподачи и зажигания. На большинстве скоростных режимов состав смеси близок к мощностному.

Штатные регулировки системы зажигания обеспечивают φ_о.з≈φ_{о.з опт} или на средних и малых частотах вращения фол., ограниченный появлением детонации

С увеличением п происходит уменьшение относительных потерь теплоты в стенки цилиндров, улучшается качество смесеобразования и сокращается длительность второй фазы сгорания, выраженная в единицах времени (но практически, как правило, сохраняется ее длительность в градусах ПКВ). Это приводит к увеличению η_i с ростом частоты вращения и дальнейшей его стабилизации; последнему способствует некоторое возрастание фазы догорания, увеличивающее тепловые потери в стенки и в основном с отработавшими газами. Аналогичным образом изменяется отношение η_i/α. Таким образом, качество рабочего процесса двигателя с искровым зажиганием не лимитирует возможность его форсирования по скоростному режиму.

Характер изменения η_v в зависимости от частоты вращения неоднозначен для различных двигателей, хотя имеют место некоторые общие закономерности.

Для двигателей легковых автомобилей большие значения η_v в зоне высоких частот вращения обеспечивают высокую номинальную мощность двигателя, что в конечном счете определяет высокую максимальную скорость и хорошую динамику разгона автомобиля.

Для двигателей грузовых автомобилей максимальное значение в зоне низких и средних частот вращения обеспечивает хорошие тяговые свойства автомобиля.

В двигателях с управляемыми фазами газораспределения и/или изменяемой геометрией впускного тракта (изменяемой длиной впускного трубопровода) зависимость η_ν=f(n) имеет более пологий характер.

Совместное влияние η_ν , α и η_i определяет соответствующий характер изменения p_i (n): его снижение при малых частотах вращения связано с уменьшением η_i и η_ν , а при высоких — только с понижением η v.

Уменьшение η_i при снижении скоростного режима связано:

• с увеличением относительной теплоотдачи в стенки за цикл вследствие увеличения времени контакта газов со стенками;

• с ухудшением условий смесеобразования за счет снижения скорости воздуха во впускном трубопроводе и уменьшения турбулизации заряда в цилиндре;

• с увеличением утечек рабочего тела через неплотности за счет увеличения длительности рабочего цикла;

• с некоторым обогащением смеси при снижении скоростного режима (не всегда).

Уменьшение η_v при снижении скоростного режима вызывается .несоответствием фаз газораспределения для данного режима в результате чего уменьшается дозарядка цилиндров и даже возможен обратный выброс смеси. Уменьшение η_v с увеличением скоростного режима (на высоких частотах вращения) связано с увеличением гидродинамических потерь во впускном тракте.

Среднее давление механических потерь р_в.п возрастает с увеличением n по закону, близкому к линейному, что в сочетании с характером изменения p_i (n) приводит, как правило, к монотонному снижению механического КПД (η_м) с ростом n.

Снижение р_е при малых п определяется теми же факторами, что и снижение р_i (т. е. η_i, и η_v), а при n>n_мxmax вызывается снижением η_v и η_м. Как правило, для двигателей с искровым зажиганием скоростной коэффициент лежит в пределах Кп=0,55...0,70, а коэффициент приспособляемости К_пр — в диапазоне 1,10...1,30.

Увеличение N_e с возрастанием n продолжается до тех пор, пока рост частоты циклов, пропорциональный n, преобладает над снижением р_е. Когда эти два фактора компенсируют друг друга, то достигается максимальная мощность двигателя N_emаx.

При n> n_Nemax происходит резкое снижение N_e, что связано с соответствующим снижением η_M и η_v. При p_i=p_вп двигатель выходит на режим холостого хода при полностью открытой ДЗ, достигая максимальной частоты вращения холостого хода n_xmax или, как ее иногда называют, разностной частоты вращения пр, которая на 30...50% превышает номинальную. При этом в силу особенностей рабочего процесса топливных систем ДсИЗ существенного изменения состава смеси и, следовательно, качества рабочего процесса не происходит. Для двигателей легковых автомобилей кратковременный выход на этот режим опасности не представляет.

Рис.41

Частичные скоростные характеристики снимают при достоянных промежуточных положениях ДЗ. Прикрытие ДЗ приводит к более резкому снижению η_v с увеличением n, что приводит : уменьшению соответственно pi, η_M, p_e. Чем сильнее прикрыта ДЗ, дам круче зависимости р_е(n), М_х(n), N_e(n). При этом их максимальные значения сдвигаются в область меньших частот вращения.

При незначительном прикрытии ДЗ, когда снижение η_v невелико, возможно улучшение экономичности двигателя (уменьшение g_emin) в диапазоне низких и средних частот вращения при работе по частичной скоростной характеристике по сравнению с работой по ВСХ. Это связано с переходом работы системы питания на приготовление обедненных составов смеси. Однако при высоких частотах вращения преобладающим фактором является снижение η_м, что приводит к резкому возрастанию g_e.

При дальнейшем прикрытии ДЗ происходит увеличение g_emin вследствие снижения η_м, а при очень сильных прикрытиях ДЗ — и вследствие уменьшения η_i