Расчет и построение внешней характеристики ДВС. Эффективный крутящий момент. Средняя скорость поршня

6. Расчет и построение внешней характеристики ДВС

Для анализа работы ДВС для определения области их применения используются скоростные, нагрузочные, регулировочные характеристики. Обычно все характеристики получают экспериментальным путем, при проектировании нового двигателя скоростные и нагрузочные характеристики могут быть построены аналитическим методом. В этом случае используют эмпирические зависимости полученные при большом количестве опытных данных.

Внешняя (скоростная) характеристика представляет собой графическую зависимость мощности Р_е, вращающего момента Т_е и удельного расхода топлива g_e от частоты вращения коленвала n_c. Эта характеристика снимается обычно на специальных тормозных стендах при испытаниях реальных ДВС. Измеряются значения n_ei и g_ei при изменении нагрузки T_ei, а мощность Р_ei вычисляется (подача топлива максимальная).

Если на скоростную характеристику наложить закон изменения регулировочного органа, то получим регулировочную характеристику.

Основными параметрами являются внешние характеристики, которые получаются при максимальном положении регулировочного органа.

С достаточной точностью внешняя характеристика может быть построена по результатам теплового расчета приведенного для максимального режима мощности.

Для построения характеристики бензинового ДВС:

, [кВт]                            (6.1)

где     P_e.x. – эффективная мощность;

n_x – шаг изменения частоты вращения коленвала, об/с. Для бензинового ДВС частота вращения холостого хода принимается равной n_x.x.=600 об/с, шаг изменения принимаем равным Δn_x.=500 об/с;

Эффективный крутящий момент:

, [кН*м]                                       (6.2)

Средняя скорость поршня:

, [м/с]                                            (6.3)

Эффективное давление:

, [МПа]                                  (6.4)

где     τ – число тактов в одном цикле работы ДВС, (τ=4).

Среднее давление механических потерь:

, [МПа]                              (6.5)

Среднее индикаторное давление:

, [МПа]                               (6.6)

Средний индикаторный крутящий момент:

, [кН*м]                         (6.7)

Удельный эффективный расход:

, [г/кВт*ч]                    (6.8)

Часовой расход топлива:

, [кг/ч]                             (6.9)

Коэффициент избытка воздуха изменяется в зависимости от частоты вращения коленвала. Для бензиновых двигателей , кроме n_x.x.:

,                                               (6.10)

Важной характеристикой эффективной работы ДВС является коэффициент наполнения и для выбранного закона изменения коэффициента избытка воздуха, коэффициент наполнения определяется:

,                                      (6.11)

Полученные значения сводятся в таблицу.

Таблица 6.1 – Числовые значения внешних характеристик