Оцінити показники потужності та економічні можливості двигуна внутрішнього згоряння при роботі його в різних експлуатаційних умовах можна з технічних і технологічних характеристиках, одержуваних в результаті різних випробувань - стендових, дорожніх, полігонних, експлуатаційних і т. П.
Характеристикою двигуна називається залежність основних показників його роботи (потужності, крутного моменту на вихідному валу, витрати палива) від одного з параметрів режиму роботи (частоти обертання колінчастого вала, зовнішнього навантаження і т. П.). Характеристики двигуна визначають його експлуатаційні якості, рівень технічної досконалості, правильність регулювань, а також його призначення.
Основні характеристики автомобільних двигунів визначаються ГОСТ 14846-81 «Двигуни автомобільні. Методи стендових випробувань »:
швидкісна характеристика - залежність основних ефективних показників роботи двигуна від частоти обертання його колінчастого вала;
коефіцієнт пристосовності - здатність двигуна долати короткочасні перевантаження;
навантажувальні характеристики - залежності питомої і годинної витрати палива від потужності, що розвивається двигуном;
характеристика холостого ходу - залежність годинної витрати палива від частоти обертання колінчастого вала при роботі двигуна без навантаження;
регулювальні характеристики - залежність потужних і економічних показників роботи від складу робочої суміші, займисті в циліндрах двигуна, кута випередження запалювання або упорскування, температури двигуна і інших регульованих факторів.
***
навантажувальна характеристика
Навантажувальної характеристикою називається зміна часового і питомої витрати палива в залежності від величини навантаження. Робота на режимах навантажувальної характеристики найбільш характерна для двигунів, які використовуються для приводу електричних агрегатів, насосів, компресорів, тракторів. Зокрема, навантажувальна характеристика імітує роботу двигуна на автомобілі, при його русі з постійною швидкістю на одній з передач в умовах змінного опору з боку дороги.
Мета отримання навантажувальної характеристики - визначення паливної економічності двигуна.
Умови отримання навантажувальної характеристики:
- незалежна змінна величина - навантаження на двигун (так як зі збільшенням навантаження для її подолання двигун повинен збільшувати потужність Nе, середнє ефективне тиск ре і крутний момент Мк, то навантаження виражають у відсотках щодо одного з цих параметрів;
- постійна величина - частота обертання колінчастого вала;
- залежні змінні величини - питома витрата палива gе і часовий витрата палива Gt.
***
швидкісна характеристика
Швидкісна характеристика двигуна представляє собою залежність основних ефективних показників його роботи (ефективна потужність, крутний момент на вихідному валу, питома і часовий витрата палива) від частоти обертання колінчастого вала при постійній подачі палива в циліндри в сталому тепловому режимі.
Розрізняють зовнішню і часткові швидкісні характеристики.
Швидкісна характеристика, отримана при повній подачі палива (повністю відкритій дросельної заслінки або відповідному положенні рейки паливного насоса дизеля) і при кутах випередження запалювання або початку впорскування палива за технічними умовами на двигун, називається зовнішньої швидкісної характеристикою двигуна.
Зовнішня швидкісна характеристика дозволяє визначити максимальні показники потужності двигуна і оцінити його економічність при повних навантаженнях.
Характеристики, відповідні постійним проміжним положенням дросельної заслінки або рейки паливного насоса, називаються частковими швидкісними характеристиками двигуна. Іншими словами, будь-яка характеристика, отримана при неповному відкритті регулюючого органу двигуна, називається частковою швидкісний характеристикою.
Швидкісну характеристику реального двигуна будують за результатами стендових випробувань.
Вал працюючого двигуна навантажують за допомогою гальма, забезпечуючи фіксування частоти обертання від мінімально стійкої до максимально допустимої. При цьому на кожній частоті заміряють гальмівний момент Мт в (Н × м) і часовий витрата палива в кг / год.
За результатами випробувань будують криві залежності ефективного крутного моменту і годинної витрати палива від частоти обертання валу двигуна.
Потім, використовуючи формули:
gе = GT / PЕ = gi / ηM
Mе = 3 × 104 PЕ / πn
знаходять ефективну потужність і питома витрата палива, після чого відображають їх графічні залежності.
***
Залежно від укомплектованості двигуна допоміжними приладами та обладнанням визначають потужність нетто (повна комплектація) або потужність брутто (неповна комплектація).
Розрізняють такі характерні частоти обертання колінчастого вала:
- мінімальна частота обертання, при якій можлива стійка робота двигуна при повній подачі палива;
- частота обертання, відповідна найбільшому обертального моменту;
- частота обертання, відповідна максимальної потужності двигуна;
- найбільша можлива частота обертання колінчастого вала, що встановлюється обмежувачем частоти обертання.
Характеристика холостого ходу є окремим випадком швидкісної характеристики двигуна.
Зовнішню швидкісну характеристику знову проектованого двигуна можна побудувати по емпіричних залежностях, де максимальна потужність і відповідні їй питома витрата палива і частота обертання беруться з даних теплового розрахунку двигуна при його конструюванні.
***
Приемистость і пристосовність двигуна
Здатність двигуна з ростом частоти обертання колінчастого вала нарощувати потужність називається його приемистостью.
Приемистость двигуна безпосередньо впливає на прийомистість автомобіля, т. Е. Його здатності прискорюватися і розганятися. Швидкісна характеристика багато в чому відображає ступінь приемистости двигуна: чим крутіше крива Nе, тим прийомистість двигуна більше.
Якщо порівняти швидкісні характеристики карбюраторного двигуна і дизеля, то можна помітити, що крива потужності Nе у дизеля крутіше, т. Е. Дизель має більшу приемистостью.
Здатність двигуна з ростом зовнішнього навантаження зберігати частоту обертання колінчастого вала називається його пристосованістю (самопріспособляемостью або еластичністю).
Наприклад, затяжний підйом один з автомобілів може подолати без перемикання КПП на знижену передачу, а другий при таких же умовах затихне. Отже, в першому випадку пристосовність двигуна автомобіля вище, ніж у другому.
Пристосовність автомобіля до зміни зовнішнього навантаження оцінюється коефіцієнтом пристосовності (коефіцієнтом самопріспособляемості). Чим більше значення цього коефіцієнта, тим краще пристосовність автомобіля до збільшення зовнішнього навантаження.
Стійкість режиму автомобільного двигуна до збільшення зовнішнього навантаження оцінюють за запасом крутного моменту, який визначається відношенням максимального крутного моменту Мкmax до крутного моменту Мкном, що розвивається двигуном на номінальному режимі; це відношення і називають коефіцієнтом пристосовності k.
Коефіцієнт пристосовності k, що характеризує пристосованість двигуна до зміни зовнішнього навантаження, може бути визначений за формулою:
k = Mкmax / Mкном
У бензинових двигунах середній коефіцієнт пристосовності k = 1,25 ... 1,35, в дизельних k = 1,05 ... 1,2.
Оскільки коефіцієнт пристосовності характеризує здатність двигуна долати короткочасні перевантаження без перемикання передач, можна зробити висновок, що дизельні двигуни переносять зміну зовнішнього навантаження гірше, ніж карбюраторні. Щоб подолати цей недолік дизелів збільшують розміри циліндрів, що призводить до збільшення крутного моменту, а також застосовують всережимним регулятори частоти обертання колінчастого вала.
***
Загальний пристрій двигуна