Меню раздела

Динамика пуска


Для раскручивания вала двигателя до пусковой частоты вращения необходимо, чтобы работа Ь, подводимая к коленчатому валу при пуске, была равна работе сопротивления вращению. Этот баланс работы может быть написан в виде, где Ьт-сумма работ, затрачиваемых на преодоление трения деталей холодного двигателя и соединенной с ним установки, приводимой в действие, на приведение в действие вспомогательных агрегатов, на осуществление ходов впуска и выпуска и работы, теряемой вследствие утечек заряда при сжатии: Ьк-работа, затрачиваемая на расширение и сжатие заряда в цилиндрах двигателя в начальный период пуска и в значительной степени возвращаемая при дальнейшем вращении вала; Ц-работа, затрачиваемая на увеличение кинетической энергии движущихся масс двигателя (и непосредственно соединенной с ним машины).
Вследствие неопределенности фактических температур масла в узлах трения в процессе пуска двигателя, а также большого числа других факторов, влияющих на величину 1^, определение ее расчетом затруднительно. Вместе с тем необходимо отметить, что именно этот член баланса работы при пуске двигателя является основным и составляет для автомобильных и тракторных дизелей приблизительно от 60% всей подводимой работы в начале до 90% в конце пуска.
Работа Ьк зависит от начального положения поршней в цилиндрах, от их числа и размеров. Угол поворота вала, в течение которого затрачивается эта работа, зависит от числа тактов и числа цилиндров двигателя. При последующем вращении вала работа почти не затрачивается, так как сжатие воздуха происходит за счет работы газов при расширении в других цилиндрах двигателя. Небольшая работа затрачивается только вследствие возрастания давления сжатия с увеличением частоты вращения вала в результате уменьшения утечек и охлаждения заряда, что учитывается при определении работы.
Схематическая развернутая индикаторная диаграмма при пуске стартером одноцилиндрового четырехтактного двигателя показана на рис. 267. Если пуск происходит при положении поршня, соответствующем началу хода расширения (точка А), то работа для преодоления первого сжатия, которая должна быть произведена стартером, работа расширения газов, работа сжатия газов в цилиндре). При дальнейшем вращении вала работа расширения обеспечит следующее сжатие.
Если вращение вала начато, например, в точке В, При пуске в точке Э работа, затрачиваемая на первое сжатие, меньше работы Ь^. Однако в этом случае для осуществления расширения и следующего сжатия необходима дополнительная работа = 1с + 1рХ.
Если поршень при пуске находится в точке А, то угол поворота вала, в течение которого должна быть проведена работа Ь&, равен 720°; если поршень находится в точке В, то угол поворота вала составит 360°. Пуск двигателя сжатым воздухом, подаваемым в цилиндр, возможен только из точки А, так как в этом случае работа Ьк, составляющая часть работы, совершаемой пусковым воздухом, подводится при совершении поршнем хода расширения. Величина давления воздуха имеет значение только для создания крутящего момента, необходимого для трогания с места; возможность увеличения частоты вращения вала двигателя определяется подведенной работой, не связанной непосредственно с давлением.
В многоцилиндровых двигателях рассмотренные процессы накладываются один на другой, вследствие чего угол поворота вала, при котором должна быть подведена работа I*, меняется. Расчет работы может быть проведен также весьма приближенно, так как величина утечек газа и теплообмен зависят от конструктивных особенностей двигателя, вязкости масла и других факторов.
Работа, затрачиваемая при разгоне двигателя на увеличение кинетической энергии движущихся масс как самого двигателя, так и присоединенной к нему передачи, обычно сравнительно невелика.
Ввиду того, что момент сопротивления не остается постоянным по углу поворота коленчатого вала, увеличение частоты вращения вала двигателя происходит не при непрерывном возрастании угловой скорости, а при больших или меньших колебаниях ее значения.
При пуске двигателя сжатым воздухом, особенно при небольшом числе пусковых цилиндров, вследствие периодичности подвода энергии средний момент на валу за период впуска и расширения воздуха должен быть больше, чем при приложении постоянного момента. При этом колебания угловой скорости вала во время пуска также будут более значительными.