При моделировании динамической характеристики автомобиля и тяговой характеристики трактора приходится прибегать к теоретическому расчету и построению функциональных зависимостей эффективной мощности и крутящего момента от угловой скорости коленчатого вала двигателя.
В теории ДВС известна предложенная профессором И.М. Лениным [1] методика построения внешних скоростных характеристик двигателей по процентным соотношениям между текущими значениями и номинальным значением эффективной мощности для разных скоростных режимов работы двигателя:
, % от . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 40 60 80 100 120
карбюраторные двигатели
, % от . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 50 73 92 100 92
дизели
, % от .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 17 41 67 87 100 -,
здесь и — номинальная эффективная мощность и частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности;
и — эффективная мощность и частота вращения коленчатого вала в искомой точке внешней скоростной характеристики двигателя.
Для построения внешней скоростной характеристики двигателя внутреннего сгорания А.И. Колчин [3; 5] приводит методику с использованием эмпирических зависимостей:
- где и — номинальная эффективная мощность, частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности;
- и — эффективная мощность и частота вращения коленчатого вала в искомой точке внешней скоростной характеристики двигателя;
- , и — коэффициенты, зависящие от типа и конструкционных особенностей двигателя.
Следует отметить, что рассчитанные по рассмотренным методикам внешние скоростные характеристики, как правило, не совпадают с внешними скоростными характеристиками конкретных моделей двигателей, полученных экспериментальным путем [2; 4; 6].
На наш взгляд, причиной этого является то, что в рассмотренных выше методиках значения коэффициентов , , верны только для конкретных значений коэффициентов приспособляемости по моменту и по угловой скорости , приведенных в таблице 1.
- Здесь:
- ; , (2)
- где и — значения крутящего момента и угловой скорости двигателя при номинальной мощности;
- и — максимальный крутящий момент и угловая скорость двигателя на режиме максимального крутящего момента.
- Таблица 1
- Значение опытных коэффициентов
| Тип двигателя | |||||
| Дизели с нераздельной камерой сгорания | 0,87 | 1,13 | 1 | 1,189 | 0,565 |
| Дизели с предкамерой | 0,60 | 1,40 | 1 | 1,090 | 0,700 |
| Дизели с вихрекамерой | 0,70 | 1,30 | 1 | 1,123 | 0,650 |
| Карбюраторные | 1 | 1 | 1 | 1,250 | 0,500 |
Для учета коэффициентов приспособляемости по моменту и по угловой скорости при построении внешней скоростной характеристики конкретной модели двигателя внутреннего сгорания предлагается использовать функцию крутящего момента от угловой скорости, которая легко получается из уравнения (1):
где — относительная угловая скорость коленчатого вала двигателя.
Функция крутящего момента от угловой скорости представляет параболу с явно выраженным экстремумом в точке (рис. 1). Уравнение такой параболы можно легко аппроксимировать по двум точкам, одна из которых и является экстремумом.
Рис. 1. Графическая схема аппроксимации внешней скоростной характеристики двигателя внутреннего сгорания
После последовательной подстановки в уравнение (3) сначала значений крутящего момента и угловой скорости для режимов номинальной мощности Мн и ωн , а потом — режима максимального крутящего момента Ммах и ωм , получаем систему из двух уравнений с тремя неизвестными:
Для получения недостающего третьего уравнения найдем экстремум функции крутящего момента от угловой скорости, который соответствует режиму максимального крутящего момента. Для этого возьмем первую производную функции крутящего момента по относительной угловой скорости и приравняем ее нулю:
- Отсюда получим третье недостающее уравнение:
- .
- Так как экстремум функции крутящего момента соответствует режиму максимального крутящего момента, то
и
Таким образом, получаем систему из трех уравнений с тремя неизвестными, решив которую легко определить значение коэффициентов уравнения (3) для конкретного типа двигателя с учетом его приемистости по крутящему моменту и по угловой скорости:
Использование предлагаемой методики позволит аппроксимировать внешнюю скоростную характеристику как известных двигателей, так и на стадии расчета проектируемого двигателя.
Для этого достаточно знать значение эффективной мощности и угловой скорости двигателя для номинального режима и значение коэффициентов приспособляемости по моменту и по угловой скорости . Для дизелей их значения лежат в пределах 
, и для бензиновых двигателей 
, .
Таким образом, предлагаемая методика позволяет аппроксимировать скоростные характеристики дизеля и бензинового двигателя с достаточно высокой точностью. Она является более универсальной и точной по сравнению с методиками, используемыми в настоящее время.
Рецензенты:
Булычев В.В., д.т.н., доцент, декан конструкторско-механического факультета, профессор кафедры «Технологии сварки» Калужского филиала ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана», г. Калуга;
Корнюшин Ю.П., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Системы автоматического управления» Калужского филиала ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана», г. Калуга.
Устройство автомобилей
Оценить мощностные и экономические возможности двигателя внутреннего сгорания при работе его в различных эксплуатационных условиях можно по техническим и технологическим характеристикам, получаемым в результате различных испытаний – стендовых, дорожных, полигонных, эксплуатационных и т. п.
Характеристикой двигателя называется зависимость основных показателей его работы (мощности, вращающего момента на выходном валу, расхода топлива) от одного из параметров режима работы (частоты вращения коленчатого вала, внешней нагрузки и т. п.). Характеристики двигателя определяют его эксплуатационные качества, уровень технического совершенства, правильность регулировок, а также его назначение.
- Основные характеристики автомобильных двигателей определяются ГОСТ 14846-81 «Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний»:
- скоростная характеристика – зависимость основных эффективных показателей работы двигателя от частоты вращения его коленчатого вала;
- коэффициент приспособляемости – способность двигателя преодолевать кратковременные перегрузки;
- нагрузочные характеристики – зависимости удельного и часового расхода топлива от мощности, развиваемой двигателем;
- характеристика холостого хода – зависимость часового расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала при работе двигателя без нагрузки;
- регулировочные характеристики – зависимость мощностных и экономических показателей работы от состава рабочей смеси, воспламеняемой в цилиндрах двигателя, угла опережения зажигания или впрыска, температуры двигателя и других регулируемых факторов.
- ***
Нагрузочная характеристика
Нагрузочной характеристикой называется изменение часового и удельного расхода топлива в зависимости от величины нагрузки.
Работа на режимах нагрузочной характеристики наиболее характерна для двигателей, которые используются для привода электрических агрегатов, насосов, компрессоров, тракторов.
В частности, нагрузочная характеристика имитирует работу двигателя на автомобиле, при его движении с постоянной скоростью на одной из передач в условиях переменного сопротивления со стороны дороги.
Цель получения нагрузочной характеристики – определение топливной экономичности двигателя.
Условия получения нагрузочной характеристики:
- независимая переменная величина – нагрузка на двигатель (так как с увеличением нагрузки для ее преодоления двигатель должен увеличивать мощность Nе, среднее эффективное давление ре и крутящий момент Мк, то нагрузку выражают в процентах относительно одного из этих параметров;
- постоянная величина – частота вращения коленчатого вала;
- зависимые переменные величины – удельный расход топлива gе и часовой расход топлива Gt.
***
Скоростная характеристика
Скоростная характеристика двигателя представляет собой зависимость основных эффективных показателей его работы (эффективная мощность, вращающий момент на выходном валу, удельный и часовой расход топлива) от частоты вращения коленчатого вала при постоянной подаче топлива в цилиндры в установившемся тепловом режиме.
Различают внешнюю и частичные скоростные характеристики.
Скоростная характеристика, полученная при полной подаче топлива (полностью открытой дроссельной заслонке или соответствующем положении рейки топливного насоса дизеля) и при углах опережения зажигания или начала впрыскивания топлива по техническим условиям на двигатель, называется внешней скоростной характеристикой двигателя. Внешняя скоростная характеристика позволяет определить максимальные мощностные показатели двигателя и оценить его экономичность при полных нагрузках.
Характеристики, соответствующие постоянным промежуточным положениям дроссельной заслонки или рейки топливного насоса, называются частичными скоростными характеристиками двигателя. Иными словами, любая характеристика, полученная при неполном открытии регулирующего органа двигателя, называется частичной скоростной характеристикой.
Скоростную характеристику реального двигателя строят по результатам стендовых испытаний. Вал работающего двигателя нагружают с помощью тормоза, обеспечивая фиксирование частоты вращения от минимально устойчивой до максимально допустимой. При этом на каждой частоте замеряют тормозной момент Мт в (Н×м) и часовой расход топлива в кг/ч.
- По результатам испытаний строят кривые зависимости эффективного вращающего момента и часового расхода топлива от частоты вращения вала двигателя. Затем, используя формулы:
- gе = GT/Pе = gi/ηM Mе = 3×104 Pе /πn
- находят эффективную мощность и удельный расход топлива, после чего отображают их графические зависимости.
- ***
- В зависимости от укомплектованности двигателя вспомогательными устройствами и оборудованием определяют мощность нетто (полная комплектация) или мощность брутто (неполная комплектация). Различают следующие характерные частоты вращения коленчатого вала:
- минимальная частота вращения, при которой возможна устойчивая работа двигателя при полной подаче топлива;
- частота вращения, соответствующая наибольшему вращающему моменту;
- частота вращения, соответствующая наибольшей мощности двигателя;
- наибольшая возможная частота вращения коленчатого вала, устанавливаемая ограничителем частоты вращения.
Характеристика холостого хода является частным случаем скоростной характеристики двигателя.
Внешнюю скоростную характеристику вновь проектируемого двигателя можно построить по эмпирическим зависимостям, где максимальная мощность и соответствующие ей удельный расход топлива и частота вращения берутся из данных теплового расчета двигателя при его конструировании.
***
Приемистость и приспособляемость двигателя
Способность двигателя с ростом частоты вращения коленчатого вала наращивать мощность называется его приемистостью. Приемистость двигателя непосредственно влияет на приемистость автомобиля, т. е. его способности ускоряться и разгоняться.
Скоростная характеристика во многом отражает степень приемистости двигателя: чем круче кривая Nе, тем приемистость двигателя больше. Если сравнить скоростные характеристики карбюраторного двигателя и дизеля, то можно заметить, что кривая мощности Nе у дизеля круче, т. е.
дизель обладает большей приемистостью.
Способность двигателя с ростом внешней нагрузки сохранять частоту вращения коленчатого вала называется его приспособляемостью (самоприспособляемостью или эластичностью).
Например, затяжной подъем один из автомобилей может преодолеть без переключения КПП на пониженную передачу, а другой при таких же условиях заглохнет.
Следовательно, в первом случае приспособляемость двигателя автомобиля выше, чем во втором.
Приспособляемость автомобиля к изменению внешней нагрузки оценивается коэффициентом приспособляемости (коэффициентом самоприспособляемости). Чем больше значение этого коэффициента, тем лучше приспособляемость автомобиля к увеличению внешней нагрузки.
- Устойчивость режима автомобильного двигателя к увеличению внешней нагрузки оценивают по запасу крутящего момента, который определяется отношением максимального крутящего момента Мкmax к крутящему моменту Мкном, развиваемому двигателем на номинальном режиме; это отношение и называют коэффициентом приспособляемости k.
- Коэффициент приспособляемости k, характеризующий приспособляемость двигателя к изменению внешней нагрузки, может быть определен по формуле:
- k = Mкmax/Mкном
В бензиновых двигателях средний коэффициент приспособляемости k = 1,25…1,35, в дизельных k = 1,05…1,2.
Поскольку коэффициент приспособляемости характеризует способность двигателя преодолевать кратковременные перегрузки без переключения передач, можно сделать вывод, что дизельные двигатели переносят изменение внешней нагрузки хуже, чем карбюраторные.
Чтобы преодолеть этот недостаток дизелей увеличивают размеры цилиндров, что приводит к увеличению крутящего момента, а также применяют всережимные регуляторы частоты вращения коленчатого вала.
***
Общее устройство двигателя
Главная страница
Дистанционное образование
- Группа ТО-81
- Группа М-81
- Группа ТО-71
Специальности
Учебные дисциплины
Олимпиады и тесты
Что такое мощность двигателя, крутящий момент и удельный расход топлива
Изобретенный более 100 лет назад поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), на сегодняшний день все еще является самым распространенным в автомобилестроении.
При выборе модели двигателя своего будущего автомобиля покупатель может предварительно ознакомиться с его основными характеристиками.
В этой статье мы подробно расскажем об основных показателях двигателей внутреннего сгорания, что они собой представляют и как влияют на работу.
Основные показатели двигателя
Сгорание топлива происходит внутри ДВС, в специальной камере цилиндра. Это приводит в движение поршень, который, совершая циклические возвратно-поступательные движения, проворачивает коленчатый вал. Таков упрощенный принцип работы любого поршневого двигателя внутреннего сгорания.
Основные характеристики ДВС можно оценить тремя основными показателями:
- мощность двигателя;
- крутящий момент;
- расход топлива.
Основные показатели ДВС
Рассмотрим более подробно каждый из этих показателей.
Что такое мощность двигателя
Под мощностью следует понимать физическую величину, которая показывает совершаемую двигателем работу за единицу времени. При вращательном движении мощность определяется как произведение крутящего момента на угловую скорость вращения коленчатого вала. Обычно она указывается в лошадиных силах (л.с.), но встречается измерение и в кВт.
Существует несколько единиц измерения под названием «лошадиная сила», но, как правило, имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», которая равная ≈ 0,7354 кВт. А вот в США и Великобритании лошадиные силы, касающиеся автомобилей, приравнивают к 0,7456 кВт, то есть как 75 кгс*м/с, что приблизительно равно 1,0138 метрической.
- 1 кВт = 1,3596 л.с. (для метрического исчисления);
- 1 кВт = 1,3783 hp (английский стандарт);
- 1 кВт = 1,34048 л.с. (электрическая «лошадка»).
Если же конвертировать мощность 1 лошадиной силы в киловатты (в промышленности или энергетике), то она будет примерно равна 0,746 кВт. Понятие лошадиная сила не входит в международную систему измерений (СИ), поэтому измерение мощности в кВт будет более правильным.
https://www.youtube.com/watch?v=MCL-kk8rs8Q\u0026t=316s
Чем больше мощность, тем большую скорость сможет развить автомобиль.
Виды мощности
Для определения характеристик двигателя применяют такие понятия мощности как:
- индикаторная;
- эффективная;
- литровая.
Индикаторной называют мощность, с которой газы давят на поршень. То есть, не учитываются никакие другие факторы, а только давление газов в момент их сгорания. Эффективная мощность, эта та сила, которая передается коленчатому валу и трансмиссии. Индикаторная будет пропорциональной литражу двигателя и среднему давлению газов на поршень.
Эффективная мощность двигателя будет всегда ниже индикаторной.
Также есть параметр, называемый литровой мощность двигателя. Это соотношение объема двигателя к его максимальной мощности. Для бензиновых моторов литровая мощность составляет в среднем 30-45 кВт/л, а у дизельных – 10-15 кВт/л.
Как узнать мощность двигателя автомобиля
Конечно, значение можно посмотреть в документах на машину, но иногда требуется узнать мощность автомобиля, который подвергался тюнингу или давно находится в эксплуатации. В таких случаях не обойтись без динамометрического стенда.
Его можно найти в специализированных организациях и на станциях техобслуживания. Колеса автомобиля помещаются между барабанами, создающими сопротивление вращению. Далее имитируется движение с разной нагрузкой. Компьютер сам определит мощность двигателя.
Для более точного результата может понадобиться несколько попыток.
Что такое крутящий момент
Крутящий момент двигателя рассчитывается по формуле: M = F*R, где F – это сила, с которой давит поршень, R – длина плеча (рычага). В нашем случае плечом будет расстояние от оси вращения коленчатого вала до места крепления шатунной шейки. Этот параметр измеряется в ньютонах на метр (Hм). 1H соответствует 0,1 кг, который давит на конец рычага длиной в метр.
Крутящий момент ДВС характеризует показатель силы вращения коленчатого вала и определяет динамику разгона автомобиля.
Что такое расход (удельный расход) топлива
Удельный расход топлива двигателя – это количество топлива, затрачиваемое для производства определенного количества энергии. Чем расход ниже, тем рациональнее будет использоваться топливо. Расход связан с эффективностью двигателя. Один двигатель может иметь разный расход топлива в зависимости от скорости и нагрузки.
Внешняя скоростная характеристика (ВСХ)
Внешняя скоростная характеристика двигателя показывает зависимость мощности, расхода топлива и крутящего момента от числа оборотов коленвала. Все эти параметры показываются графически в виде кривых.
Внешняя скоростная характеристика
На рисунке можно видеть кривые с обозначениями Pe – мощность двигателя, Mе – крутящий момент, ge – удельный расход топлива.
Как видно, с ростом числа оборотов и мощности увеличивается расход топлива. Крутящий момент растет до определенного уровня, а затем идет на спад.
В точке, где наиболее эффективный крутящий момент и мощность двигателя, будет самый оптимальный показатель расхода топлива.
Производители моторов борются за то, чтобы максимальный крутящий момент двигатель развивал в как можно более широком диапазоне оборотов («полка крутящего момента была шире»), а максимальная мощность достигалась при оборотах, максимально приближенных к этой полке. Такой двигатель и из болота вытянет, и в городе позволяет быстро ускоряться.
Внешняя скоростная характеристика дает оценку динамическим характеристикам автомобиля, определяет КПД и топливный расход при разных параметрах.
Высокий крутящий момент на более низких оборотах увеличивает тяговую силу агрегата, грузоподъемность и проходимость.
Роль мощности и крутящего момента двигателя
Для обеспечения лучших динамических показателей двигателя, производители стараются наделить силовой агрегат максимальным крутящим моментом, который будет достигаться в более широком значении оборотов двигателя.
Чтобы правильно оценить роль этих двух понятий, стоит обратить внимание на следующие факты:
- Взаимосвязь мощности и крутящего момента можно выразить в формуле: P = 2П*M*n, где Р – это мощность, M – показатель крутящего момента, а n – количество оборотов коленвала в единицу времени.
- Крутящий момент более конкретный показатель характеристики двигателя. Низкий крутящий момент (даже при высокой мощности) не позволит реализовать потенциал двигателя: имея возможность разогнаться до высокой скорости, автомобиль будет достигать этой скорости невероятно долго.
- Мощность двигателя будет возрастать с повышением оборотов: чем выше, тем больше мощность, но до определенных пределов.
- Крутящий момент увеличивается с повышением количества оборотов, но при достижении максимального значения показатели крутящего момента снижаются.
- При равных показателях мощности и крутящего момента более эффективным будет двигатель с меньшим расходом топлива.
(4
Снятие внешней скоростной характеристики двигателей и ее анализ
Снятие внешней скоростной характеристики двигателей и ее анализ. Характеристиками принято называть графическое отображение зависимости одного, а
Чаще нескольких показателей работы двигателя от величины параметра, принятого за аргумент исследования.
К типовым характеристикам обычно относятся скоростные и нагрузочные. На практике снимаются также регуляторные характеристики, характеристики холостого хода и др. Такие характеристики снимают в соответствии с ГОСТ (например, ГОСТ 18509–73 на тракторные дизели).
На этапе доводочных испытаний обычно снимают ещё регулировочные характеристики (например, по углу опережения впрыска топлива, по углу опережения открытия выпускного клапана, по углу опережения открытия впускного клапана и др.).
- Скоростной характеристикой называют графическую зависимость основных технико-экономических параметров, таких как:
- — среднее эффективное давление ре,
- — полный Gе и удельный ge расходы топлива,
- — крутящий момент Mкр, коэффициент избытка воздуха α
- — и другие от числа оборотов n его вала при некоторой постоянной нагрузке Ne двигателя.
- При этом скоростная характеристика, снятая при максимально возможной подаче топлива в цилиндр (Ne = Nmax) называется внешней, а снятые при некоторой частичной подаче (например, при Ne = 0,75Ne max) – частными.
Согласно ГОСТ, внешнюю скоростную характеристику снимают в диапазоне чисел оборотов от nmin до nmax. Разновидностью частичной скоростной характеристики можно считать характеристику холостого хода, которая показывает изменение основных параметров работы машины при отсутствии внешней нагрузки.
Характеристики, показывающие как изменяются основные параметры машины при заданном постоянном числе оборотов n в зависимости от изменения внешней нагрузки Ne, называют нагрузочными. Здесь в качестве независимой переменной в соответствии с ГОСТ принимается эффективная мощность Nе, а число оборотов берётся некоторым фиксированным (например, n = nном).
Регуляторные характеристики снимают при таком скоростном режиме, который соответствует максимальному крутящему моменту maxкр M .
При постоянном положении органа управления двигателя постепенно увеличивают нагрузку от холостого хода до максимальной.
Если регулятор установлен на частичную подачу, то получают частичную регуляторную характеристику, если на полную – то предельную регуляторную характеристику.
Регулировочная характеристика показывает, как изменяются основные показатели машины при изменении одного из регулировочных параметров, например, угла опережения впрыска топлива. Результаты проводимых при этом исследований позволяют выбрать
Оптимальное значение регулировочного параметра, ориентируясь, смотря по обстоятельствам, или на развиваемую мощность, или на удельный расход топлива, или на величину крутящего момента.
Скоростные характеристики служат для оценки экономических и энергетических показателей работы двигателя при различных частотах вращения. Эти показатели определяют тяговые, динамические и другие эксплуатационные качества автомобилей.
Скоростной характеристикой бензинового двигателя называется зависимость мощности N e , крутящего момента M к , часового G t и удельного g e расхода топлива, а также других показателей работы двигателя от частоты вращения коленчатого вала при постоянном положении органа управления подачей топлива.
- Различают скоростную характеристику при полной подаче топлива, которая называется внешней характеристикой, и скоростные частичные характеристики, определяемые при промежуточных, но постоянных положениях органа управления подачей топлива.
- Скоростные характеристики снимают в диапазоне от минимально устойчивой частоты вращения коленчатого вала (n min ) до частоты вращения на 10 % превышающей номинальную (1,1n ном ).
- При определении скоростной характеристики должны быть выявлены точки, соответствующие минимальной рабочей частоте вращения (n min ), номинальной частоте вращения (n ном ), частоте вращения при максимальном крутящем моменте (n Мкmax ) и минимальном удельном расходе (n gеmin ).
- С увеличением частоты вращения выше n min крутящий момент двигателя возрастает и достигает максимальных значений при частоте n Мкmax.
- Причиной этого увеличения M к является улучшение процесса смесеобразования и снижение относительных потерь теплоты от газов в стенки в течение рабочего цикла. При дальнейшем увеличении частоты вращения M к уменьшается, что связано главным образом со значительным увеличением механических потерь (снижением механического КПД η M
Эффективная мощность, пропорциональная произведению M к ∙n, достигает своего максимума при более высокой частоте вращения (n ном ), чем крутящий момент. Для автомобильных двигателей значение n Мкmax = (0,5…0,6)n ном .
При неизменном положении органа управления подачей топлива с ростом частоты вращения растет часовой расход топлива (G t ). Некоторое замедление роста G t при большой частоте вращения связано с уменьшением коэффициента наполнения.
Обычно минимальная величина удельного расхода топлива g e по скоростной внешней характеристике наблюдается в зоне средних частот вращения.
Увеличение g e с уменьшением частоты вращения объясняется, в основном, возрастанием тепловых потерь и ухудшением процесса смесеобразования.
С увеличением частоты вращения g e возрастает из-за увеличения механических потерь и соответствующего снижения η M .
Внешняя скоростная характеристика двигателя внутреннего сгорания
Главная » Двигатель
Рейтинг статьи Загрузка…
Даже тем людям, которые не очень интересуются автомобилями, у которых их никогда не было и которые не намереваются становиться их владельцами, отлично известно, что одной из основных характеристик этих транспортных средств является мощность двигателя. Ее принято измерять в лошадиных силах (несколько реже используют более «правильную» с технической точки зрения величину — киловатт), причем вполне справедливо считается, что чем выше значение этого показателя — тем лучше.
С другой стороны такая важная характеристика как крутящий момент двигателя часто остается неизвестной даже некоторым автолюбителям. И это при том, что она является, на самом деле, ничуть не менее значимой характеристикой двигателя, чем его мощность и обороты, с которыми, кстати, находится в весьма тесной и даже неразрывной взаимосвязи.
В данной статье мы попробуем объяснить, что такое крутящий момент двигателя, чем он отличается от мощности, от чего зависит и на что влияет.
- Что такое крутящий момент двигателя автомобиля простыми словами
- От чего зависит величина крутящего момента двигателя
- На что влияет крутящий момент двигателя
- Видео на тему
Читать еще: Что проверяют при то инжекторного двигателя Внешняя скоростная характеристика двигателя внутреннего сгорания Ссылка на основную публикацию 
Расчет и построение внешней скоростной
Внешняя характеристика двигателя представляет собой зависимость эффективной мощности Ne, крутящего момента Мк и других показателей работы двигателя от частоты вращения коленчатого вала при полностью открытой дроссельной заслонке у бензинового двигателя или при максимальной (установленной заводом-изготовителем) цикловой подаче топлива у дизеля.
Для построения внешней характеристики двигателя может быть использовано какое-либо из известных эмпирических выражений, например, уже упоминавшаяся ранее формула Лейдермана
Максимальная мощность двигателя Nmax была ранее рассчитана. Задаваясь несколькими произвольными значениями частоты вращения п, можно рассчитать значение эффективной мощности двигателя при этих различных значениях частоты вращения, т.е. получить несколько точек характеристики.
Рекомендуется при расчёте и построении внешней скоростной характеристики (а также и при выполнении в дальнейшем тягового расчёта) выбирать значения частоты вращения коленчатого вала двигателя не менее чем в восьми точках. Среди этих точек обязательно должны присутствовать:
_ nmin — минимальная устойчивая частота вращения, которую можно принять равной 800… 1000 об/мин для бензиновых двигателей и 600.. .800 об/мин для дизелей;
- — nN — номинальная частота вращения, соответствующая максимальной мощности двигателя;
- — nv — частота вращения, соответствующая максимальной скорости автомобиля*. Для дизелей nv= nN. Для бензиновых двигателей nv=kvn^
- — пм — частота вращения, соответствующая максимальному крутящему моменту двигателя пм = kMnN.
Остальные точки выбираются произвольно так, чтобы все принятые при расчёте значения п были примерно равномерно распределены в интервале nmin
Приведённые выше значения коэффициентов а, b и с, входящих в формулу Лейдермана, не являются обязательными. Эти значения дают достаточно хорошее совпадение формы расчётной внешней скоростной характеристики с экспериментальной для многих существующих двигателей, но не для всех.
В общем случае значения коэффициентов а, b и с зависят от соотношения частоты вращения при максимальной мощности (номинальной) и частоты вращения при максимальном крутящем моменте, т.е. от величины км = пм/ пм.
- Зная величину км, значения коэффициентов, входящих в формулу Лейдермана, можно рассчитать, используя следующие выражения:
- — для бензиновых двигателей
- с = 0,5/(1 — км)
- b = 2с — 1 (3.16)
- а = 2 — с
- — для дизелей
- с = (км — 1)/(1 — км)2 (3.17)
- Ь = 2скм
- а = 1 + с — b
Формула Лейдермана является не единственным аппроксимирующим полиномом, применяемым для расчётного построения внешней скоростной характеристики. Иногда для лучшего приближения к экспериментальным характеристикам используются аппроксимирующие полиномы и более высоких степеней. Коэффициенты таких полиномов должны быть, вообще говоря, свои для каждого двигателя.
- По рассчитанным значениям мощности в каждой точке характеристики определяется крутящий момент двигателя
- Мк = 955(А (3.18)
- где Мк — крутящий момент двигателя, Нм; Ne — эффективная мощность двигателя, кВт; п — частота вращения, об/мин.
Результаты расчёта рекомендуется свести в таблицу (табл. 3.1).
Табл. 3.1 Результаты расчёта внешней скоростной характеристики
двигателя
| Номер точки | Частота вращения п, об/мин | Мощность Ne, КВТ | Крутящий момент Мк, Нм |
Точки, соответствующие MKV, наносим на график и соединяем огибающей линией.
По результатам расчёта крутящего момента Мк строится внешняя скоростная характеристика двигателя (рис. 3.1).
Внешнюю скоростную характеристику определяем и строим с некоторой погрешностью для карбюраторных четырёхтактных двигателей на основании данных, приведённых в табл. 3.2.
Табл. 3.2. Внешние скоростные характеристики карбюраторного двигателя
| п, % | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 |
| п, мин4 | ||||||
| Ne, % | 20 | 50 | 73 | 92 | 100 | 92 |
| Ne, кВт |
Для дизельных автомобильных четырёхтактных двигателей с ограничителем зависимость эффективной мощности и частоты вращения коленчатого вала в процентах принимаем по табл. 3.3.
Табл. 3.3. Внешние скоростные характеристики дизельного двигателя
| п, % | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 |
| и, мин-1 | ||||||
| Ne, % | 17 | 41 | 67 | 92 | 100 | 0 |
| Ne, кВт |
Таким образом, получив в результате расчёта и приняв их за 100 %, Уетах и птах можем рассчитать и построить графически внешнюю скоростную характеристику двигателя.
При различных частотах вращения вала двигателя подсчитываем и откладываем на графике не менее пяти точек значений мощности двигателя. Далее соединяем точки плавной огибающей линией, получая зависимость Ne=
Кривую удельного расхода топлива в зависимости от оборотов двигателя ge =/(и) рассчитываем и строим на основании данных табл. 3.4.
Таблица 3.4 Удельный расход топлива в зависимости от оборотов
двигателя
| и, % | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 |
| п, мин-1 | ||||||
| ge,% | 110 | 100 | 95 | 95 | 100 | 115 |
| ge , Г/кВт |
За 100 % удельного расхода топлива при 100 % п следует принять для карбюраторного двигателя со степенью сжатия 6,5…7 п = 305…325 г/кВт, для дизельных двигателей п = 240.. .250 г/кВт-ч.
Часовой расход топлива для каждого значения частоты вращения коленчатого вала двигателя подсчитываем по формуле
Gv = geNeMT кг/ч (3.19)
Для удобства пользования полученные результаты сводим в табл. 3.5 и 2.1, по данным которой строим графики внешней скоростной характеристики двигателя (пример, рис. 3.1).
Рис. 3.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя
Табл. 3.5 Данные для построения внешней скоростной характеристики
Загрузка...
