Меню
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Автомобильные двигатели

Особенности рабочих процессов карбюраторных двигателей

На неустановившихся режимах

Неустановившимся называется режим работы двигателя, сопровождающийся непрерывным изменением во времени нагрузки или частоты вращения коленчатого вала.

На неустановившихся режимах в отличие от установившихся непрерывно меняется тепловое состояние основных тепловоспринимающих поверхностей двигателя. Это наряду с изменением условий смесеобразования приводит к тому что мощностные, экономические и токсические показатели двигателя отличаются от соответствующих значений на установившихся режимах. Неустановившиеся режимы характеризуются повышенным износом двигателя.

Работа автомобильных двигателей в условиях эксплуатации протекает преимущественно на неустановившихся режимах.

Стандартные методы испытаний двигателей внутреннего сгорания (ГОСТ 1484669) предусматривают проведение измерений на установившихся режимах. До настоящего времени критерии, оценивающие неустановившиеся режимы так же, как и методы испытаний на этих режимах, не стандартизированы.

Основой классификации неустановившихся режимов являются: 1) положение регулирующего органа (дроссельной заслонки карбюратора или рейки топливного насоса); 2) частота вращения коленчатого вала; 3) тепловое состояние двигателя.

Наиболее характерными режимами являются: 1) разгоны автомобиля при постоянном или изменяющемся положении органа, регулирующего подачу топлив; 2) замедление; 3) изменение нагрузки при постоянной или меняющейся частоте вращения коленчатого вала; 4) режимы принудительного холостого хода; 5) переходные процессы из одного режима к другому независимо от того, является ли исходный режим установившимся или неустановившимся.

Работа карбюраторного двигателя на неустановившихся режимах характеризуется рядом особенностей протекания рабочих процессов. Эти особенности являются следствием: 1) изменения характера смесеобразования; 2) тепловой инерции, приводящей к несоответствию теплового состояния двигателя данному режиму; 3) неравномерности распределения смеси по цилиндрам; 4) изменения наполнения цилиндров двигателя; 5) инерции движущихся масс двигателя; 6) изменения характера процессов сгорания.

На наиболее часто встречающемся в условиях эксплуатации неустановившемся режиме (разгоне автомобиля) горючая смесь, поступающая в цилиндры двигателя, обедняется. Основной причиной этого является интенсивное образование пленки на стенках смесителей камеры карбюратора и впускного трубопровода. Разгон автомобиля чаще всего является следствием открытия дроссельной заслонки, которое приводит к резкому нарастанию давления во впускном трубопроводе, что, в свою очередь, затрудняет испарение топлива. Пленка топлива, образовавшаяся на стенках смесительной камеры и трубопровода, в составе которой преимущественно имеются наиболее тяжелые фракции топлива, увлекаемая потоком воздуха, движется по стенкам впускного трубопровода со скоростями, на 12 порядка меньшими, чем пары топлива и воздух. Поэтому осевшее на стенки топливо не следует непосредственно за потоком разгоняющейся смеси, а в зависимости от конструкции впускного тракта и интенсивности разгона, частично испаряясь и частично в жидкой фазе, поступает в цилиндры двигателя с запаздыванием по времени.

На рис. 172 показано изменение коэффициента избытка воздуха а в отдельных цилиндрах двигателя ЗИЛ-130 в процессе разгона автомобиля, подсчитанное по данным анализа газовых проб, отобранных стробоскопически из выпускных патрубков каждого цилиндра.

После обеднения смеси в начале разгона наступает некоторое ее обогащение. Графики (см. рис. 172) показывают значительную неравномерность распределения смеси по цилиндрам, которая по характеру близка к распределению на установившихся режимах. Но по абсолютным значениям, она, как правило, превосходит неравномерность на установившихся режимах.

Вследствие тепловой инерции при тех же положениях дроссельной заслонки карбюратора и частоте вращения коленчатого вала, какие могут быть и при установившемся режиме, основные тепло-воспринимающие поверхности имеют более низкую температуру. Тепловая инерция влияет на характер смесеобразования, а следовательно, и на протекание рабочих процессов. Понижение температуры приводит к некоторому увеличению наполнения, но ухудшает условия смесеобразования.

Оценку влияния неустановившихся режимов на показатели двигателя в сравнении с их значениями на установившихся режимах проведем по скоростным характеристикам.

об/мин составляет 10 14%, а увеличение удельного расхода топлива 17 28%.

Мощность и топливная экономичность уменьшаются в большей степени при возрастании интенсивности разгона. На рис. 174 показано изменение ряда показателей рабочих процессов двигателя ЗИЛ-130 при разгоне автомобиля на третьей передаче.

Косвенной оценкой качества протекания процесса сгорания является показатель степени неравномерности последовательных циклов б, который определяется по формуле

максимальное и минимальное давления в ряде последовательных интервалов времени на участке снятия индикаторной диаграммы.

на установившемся и неустановившемся режимах является одной из причин изменения характера рабочих процессов и их показателей, так как в связи с изменением по сравнению с установившимися режимами состава смеси требуется менять и оптимальные углы опережения зажигания.

Суммарный угол задержки и видимого сгорания при установившемся режиме по сравнению с установившимся возрастает, что свидетельствует об ухудшении процесса сгорания.

В условиях эксплуатации автомобиль часто работает на режиме принудительного холостого хода, при которой производят торможение автомобиля двигателем и резко сбрасывают нагрузку прикрытием дроссельной заслонки, что сопровождается снижением частоты вращения коленчатого вала.

При принудительном холостом ходе частота вращения коленчатого вала больше той частоты, которую мог бы развить двигатель при работе на режиме холостого хода при данном положении дроссельной заслонки карбюратора.

Наиболее часто режим принудительного холостого хода протекает, когда дроссельная заслонка прикрыта до упора и расход воздуха через впускной тракт постоянен, так как перепад давления за дроссельной заслонкой и перед ней больше критического,

следствием чего является постоянный расход топлива через систему холостого хода, не зависящий от частоты вращения вала.

В переходных процессах, например при переходе от нагрузочного режима к режиму принудительного холостого хода, особенности рабочих процессов двигателя определяются количеством топлива, образовавшего пленку во впускном трубопроводе к началу переходного процесса. Чем больше топливной пленки остается от предшествующего принудительному холостому ходу нагрузочного режима, тем при больших открытиях дроссельной заслонки при переходе к активной работе двигателя возобновляется процесс сгорания. Это объясняется тем, что воздух, поступающий в карбюратор в возрастающем количестве, позже обедняет смесь до состава, при котором коэффициент а будет находиться в пределах воспламеняемости.

При переключении передач коленчатый вал отсоединяют от трансмиссии выключением сцепления, и частота вращения снижается.

Вследствие резкого сокращения расхода воздуха через карбюратор в результате быстрого прикрытия дроссельной заслонки поступающая в цилиндры смесь обогащается и может оказаться за пределами воспламеняемости.

Выброс токсических компонентов с отработавшими газами на единицу пути пробега автомобиля на неустановившихся режимах по сравнению с установившимися значительно больше. Поэтому в стандартные оценочные циклы, предназначенные для определения токсичности продуктов сгорания, наряду с работой двигателя на холостом ходу и установившихся режимах включены режимы как с положительным ускорением (разгон), так и с отрицательным (принудительный холостой ход).

Реклама