Что такое минимально устойчивые обороты двигателя

Что такое минимально устойчивые обороты двигателя

Режим работы судового двигателя на малых оборотах

Одним из существенных показателей технического состояния судового двигателя является величина минимально устойчивого числа оборотов вала. Чем меньше это число оборотов, тем боль­ше двигатель удовлетворяет требованиям, предъявляемым условиями экс­плуатации судна.

Современные дизели при работе на гребной винт имеют минимально устойчивое число оборотов в пределах n min уст = (0,25 ? 0,30) n ном .

С ухудшением технического состояния двигателя, т. е. с падением ко­личественной оценки его показателей (мощности, удельного расхода топ­лива и др.), минимально устойчивое число оборотов вала возрастает. Двига­тель начинает в меньшей степени удовлетворять требованиям, вытекающим из условий эксплуатации судна.

Как показывают опытные данные, величина минимально устойчивого числа оборотов вала двигателя главным образом определяется степенью неравномерности подачи топлива по цилиндрам.

Величина неравномерности подачи топлива по цилиндрам в процентах равна

Чем больше степень неравномерности подачи топлива по цилиндрам, тем больше минимально устойчивое число оборотов вала двигателя. Таким образом, необходимо всегда иметь минимальное значение степени неравно­мерности подачи топлива по цилиндрам. Однако по мере увеличения периода работы двигателя, вследствие износа плунжеров и втулок топливных насо­сов, сопловых отверстий форсунок и сочленений в системе управления топ­ливными насосами, степень неравномерности подачи топлива возрастает. Неодинаковая затяжка пружин форсунок, различная длина нагнетатель­ных трубопроводов и конструкция топливного насоса также влияют на ве­личину неравномерности подачи топлива.

Наибольшее влияние на величину неравномерности подачи топлива, оказывает различие в плотности прилегания плунжеров к втулкам топлив­ных насосов различных цилиндров.

Утечка топлива из нагнетательной полости насоса за период нагнета­ния определяется из выражения

Из приведенной формулы следует, что с увеличением зазора в насосной паре, давления нагнетания топлива, диаметра плунжера насоса и с умень­шением вязкости топлива и средней скорости плунжера насоса утечки топ­лива из нагнетательной полости насоса возрастают. Таким образом, раз­личная величина зазора в насосах и обусловливает величину степени нерав­номерности подачи топлива, а следовательно, и устойчивости работы двига­теля на малых оборотах его вала.

Последняя определяется не только непосредственным влиянием вели­чины зазора в насосной паре, но и падением давления нагнетания топлива. Достичь одинакового зазора в топливных насосах между плунжером и втул­кой практически не представляется возможным, а потому неравномерность подачи топлива по цилиндрам всегда остается.

Путем соответствующей регулировки системы двигателя удается, для какого-либо режима работы двигателя, уменьшить эту неравномерность подачи топлива. Обычно такая регулировка делается для номинального режима работы, а потому при работе двигателя на малых оборотах степень неравномерности подачи топлива и минимально устойчивое число оборотов Бала достигают значительной величины.

Таким образом, с точки зрения достижения малых значений минималь­но устойчивых чисел оборотов вала двигателя величина зазора между плун­жером и втулкой топливного насоса должна быть минимальной и колебание этого зазора по цилиндрам многоплунжерного топливного насоса должно лежать в узких пределах. Согласно опытным данным, величина зазора должна быть такой, при которой падение давления топлива от 300 до 100 кГ/см 2 должно происходить в течение не более 4—5 сек.

Неодинаковые первоначальные размеры сопловых отверстий форсунок различных цилиндров двигателя, разные величины зазоров между иглами и стенками форсунок и различие в величине подъема иглы форсунок также влияют на неравномерность подачи топлива. Это влияние на неравномерность подачи топлива значительно усиливается в эксплуатации дизеля вслед­ствие неодинакового износа сопловых отверстий и игл форсунок.

Наличие зазоров (люфтов) в сочленениях системы управления топлив­ными насосами влияет на величину полезных ходов их плунжеров. При этом вследствие вибрации, которая возникает при работе двигателя, ука­занное изменение полезного хода плунжеров может быть и неодинаково. В этом случае происходит изменение подачи топлива как по времени, так и по цилиндрам. Изменение подачи топлива, вследствие наличия люфтов в системе управления насосами, становится особенно значительным при ма­лых оборотах двигателя, т. е. при малой подаче топлива за цикл.

Следовательно, люфт в системе управления топливными насосами влияет на неравномерность подачи топлива по цилиндрам и всего насоса по вре­мени, и особенно это влияние становится значительным на режиме малых оборотов двигателя. С увеличением отношения хода плунжера насоса к диаметру его h н /d н неравномерность подачи топлива (если есть люфт) умень­шается.

Топливные насосы с большими отношениями h н /d н имеют более равно­мерную подачу топлива, что позво­ляет снизить минимальное устойчивое число оборотов двигателя. При работе дизеля давление пружины на иглу форсунки может изменяться вслед­ствие изменения упругих свойств ма­териала пружины. Изменение давле­ния пружины на иглу форсунки вли­яет на изменение подачи топлива, а следовательно, и на величину неравномерности подачи топлива по цилинд­рам. Опытные данные показывают, что при режиме малых оборотов дизеля снижение давления пружины на иглу форсунки всего на 10 кГ/см 2 зна­чительно увеличивает подачу топлива.

При работе дизеля на режиме малых оборотов по винтовой характе­ристике период подачи топлива уменьшается, и если топливный насос с пе­ременным концом подачи, то вся порция подается до ВМТ и значительная часть ее — в период задержки самовоспламенения. Эти обстоятельства вы­зывают увеличение максимального давления цикла и скорости нарастания давления. Кроме того, устойчивость работы двигателя возможна при более высоком числе оборотов вала.

Если топливный насос имеет переменное начало подачи, то на режиме работы малых чисел оборотов двигателя топливо поступает в цилиндр с мало измененным опережением и потому работа двигателя будет менее чувствитель­на к неравномерности подачи топлива.

Количество подаваемого топлива в цилиндр зависит не только от про­должительности подачи, но и от величины коэффициента наполнения топлив­ного насоса ? н.т . Коэффициент наполнения топливного насоса золотникового типа при уменьшении числа оборотов вала двигателя уменьшается, а кла­панного насоса увеличивается. На режиме малых оборотов топливный на­сос клапанного типа обеспечивает более устойчивую работу, чем насос золотникового типа.

Читайте также:  Как заварить головку блока двигателя

Кривая ? н . т = f(n) (кривая 1 рис. 173) пересекается с винтовой харак­теристикой N e = f(n) (кривая 2) в зоне малых чисел оборотов под острым углом: Резкое изменение величины ? н . т в зоне малых оборотов при незначи­тельном изменении скорости вращения приводит к превышению крутящего момента двигателя над моментом гребного винта или, наоборот, к превы­шению момента гребного винта над крутящим моментом двигателя. Иными словами, если ход плунжера насоса при этом остается без изменения, то двигатель начнет разгоняться или заглохнет. Незначительное изменение скорости вращения на режиме малых оборотов, вследствие непостоянства сопротивления ходу судна, вполне возможно, а потому для достижения устойчивой работы двигателя на этом режиме необходим регулятор числа оборотов.

Источник

Оптимальные обороты работы двигателя.

Каждый водитель должен знать какие обороты для двигателя его автомобиля оптимальны, это знание не только поможет сэкономить немного денег на топливе и ремонте, но, возможно, и спасти жизнь, ведь не зная возможностей своего автомобиля, не умея использовать его двигатель, можно подвергнуть опасности себя и своих пассажиров.

Начнем с того, что нет универсальных оборотов для всех режимов эксплуатации . Для прогрева двигателя необходимы одни обороты, для обгона другие, для размеренного движения по городу третьи.

Начнем с конечно же с пуска двигателя, сразу после поворота ключа, двигатель начинает работать на повышенных оборотах (по сравнению с холостым ходом). В данной ситуации это оптимальные обороты для прогрева двигателя (обычно 1100-1200 об/мин), для подачи застывшего масла и теплового расширения шатунно-поршневой группы до рабочего размера (подробнее можно почитать здесь ). Если вы хотите продлить срок службы вашего двигателя, не стоит пытаться избавиться от них, перепрошивать ЭБУ, поддавать газку, чтобы быстрее прогреться, но и начинать движение на прогревочных оборотах не рекомендуется.

Когда ШПГ выходит на рабочую температуру, двигатель переходит на обороты холостого хода (600-800 об/мин) — это оптимальные обороты для неподвижного автомобиля . Двигатель работает в облегченном режиме, только чтобы не заглохнуть и обеспечить минимальный расход топлива. Валы вращаются практически в свободном состоянии, они не нагружены и износа в них практически не бывает, если бы не одно НО: масляный насос тоже работает на минимальных режимах, если масло свежее и качественное, то проблем не будет, насос без проблем прогонит его по всем каналам и забросит в самые труднодоступные места, тем самым смазывая их и охлаждая. Если же масло не обладает нужными качествами, маслонасос не справляется, двигатель начинает понемногу перегреваться, еще сильнее портить масло и понемногу возникает масляное голодание и, как следствие, повышенный износ двигателя.

Итак, мы включили передачу, и начали движение. Оптимальные обороты для равномерного прямолинейного движения по ровной поверхности обычно в диапазоне от 1800 до 2000 об/мин.. При этом режиме работы двигатель выдает ровно столько, сколько необходимо для поддержания движения с заданной скоростью с минимальным расходом топлива. Обычно двигатель и коробка передач подобраны так, что на этих оборотах обеспечивается максимально разрешенная скорость по дороге. Например 60 км/ч на четвертой скорости при 2000 оборотов или 90 км/ч на пятой скорости при 2000 оборотов. Пожалуй это идеальный режим работы двигателя с точки зрения долговечности и расхода топлива, двигатель практически не нагружен, масло равномерно распределена и все смазывает, но есть один нюанс — двигатель долго работавший на таких оборотах может подвести в самый неподходящий момент.

Ситуации на дороге бывают разные, иногда нужно просто ускорится на светофоре, чтобы успеть перестроится в нужный ряд, а иногда быстро обогнать фуру, в этом случае, оптимальными оборотами для быстрого ускорения будут обороты создающие максимальный крутящий момент . На этих оборотах автомобилю придается наибольшее ускорение, а двигатель испытывает колоссальные нагрузки, и именно в этот момент мотор приработавшийся к 2000 оборотов может подвести. При работе двигателя шатуны двигателя, под действием инерции поршня немного вытягиваются, чем больше обороты, тем деформация сильнее (шатун длиннее). При длительной работе в щадящих режимах на стенках цилиндров образуется выработка, она всего несколько сотых миллиметра глубиной, но этого вполне достаточно, чтобы при переходе на высокие обороты износ поршневых колец увеличивается, возникает вероятность повреждения и разрушения колец.

На этих оборотах автомобилю придается наибольшее ускорение, а двигатель испытывает колоссальные нагрузки, и именно в этот момент мотор приработавшийся к 2000 оборотов может подвести. При работе двигателя шатуны двигателя, под действием инерции поршня немного вытягиваются, чем больше обороты, тем деформация сильнее (шатун длиннее). При длительной работе в щадящих режимах на стенках цилиндров образуется выработка, она всего несколько сотых миллиметра глубиной, но этого вполне достаточно, чтобы при переходе на высокие обороты увеличить износ поршневых колец, а возможно и повредить их или вовсе сломать.

Оптимальные обороты для работы двигателя — это обороты при которых автомобиль четко выполнят свою задачу . А чтобы помочь ему в этом, стоит немного разнообразить свой стиль вождения, раз в недельку разогнаться на второй до 60-70 км/ч, раз в месяц проехать по трассе и главное — не забывать прогревать перед началом движения.

Источник

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ, МОЩНОСТЬ И ОБОРОТЫ ДВИГАТЕЛЯ: РАЗЛИЧИЯ И ВАЖНОСТЬ

Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется крутящим моментом, мощностью и оборотами двигателя автомобиля, чем различаются между собой показатели, а также, какой параметр считается наиболее важным. Кроме того, расскажем про то, каким образом высчитывается показатель мощности силовой установки, который отражается в лошадиных силах, как определяется крутящий момент за единицу времени и чем характеризуются обороты двигателя транспортного средства. В заключении поговорим о том, для чего автовладельцам необходимо знать показатели мощности, крутящего момента и оборотов мотора машины и как влияют данные параметры на эффективность работы силовой установки того или иного транспортного средства.

Читайте также:  Обкатка нового двигателя на холодную

Довольно многих автолюбителей, вот уже который год мучает насущный вопрос, касающийся отличий между такими показателями, как мощность и крутящий момент двигателя автомобиля. В чем же отличия этих показателей мотора ? Что из них важнее ? Большинство из нас привыкли выбирать автомобиль опираясь только на лошадиные силы, а крутящий момент, как правило, не учитывается, но это не всегда правильно. Большое количество водителей порой даже не знают, какое количество оборотов в их машине максимальное. Заметим, что все основные технические характеристики силовой установки своей машины, к которым относятся мощность, крутящий момент и обороты двигателя просто необходимо знать, а также понимать что они означают. А для чего это нужно мы и поговорим в нашей статье.

Сегодня в сети Интернет можно найти большое множество различных понятий и описаний таких показателей, как крутящий момент, мощность и обороты двигателя, но все они довольно сильно запутаны. В нашей статье мы постараемся разобрать данные показатели наиболее доступным языком и использовать наглядные формулы, чтобы кроме слов у нас в понимании отложились наглядные примеры этих достаточно важных параметров любой силовой установки. Справочно заметим, что мощность и крутящий момент являются такими показателями мотора, которые друг без друга в принципе существовать просто не могут. Поэтому данные показатели, в какой то степени даже дополняют друг друга, так как одна характеристика напрямую зависит от второй.

1 . МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ: ПОНЯТИЕ И КАК ИЗМЕРЯЕТСЯ

Мощность любой силовой установки измеряется в лошадиных силах или киловаттах ( Ватты/Вт ). Справочно заметим, что также в Ваттах мы измеряем мощность домашней лампочки накаливания, которая установлена в светильнике. А куда же делись лошадиные силы , могут задать вопрос многие автолюбители? А все довольно просто, исторически так сложилось, что первоначально перевозимые грузы, которые переносили лошади на определенное расстояние сопоставлялись с единицей времени. Затем было установлено, что одна лошадь способна генерировать электрический ток от динамомашины, причем за 1 секунду ею выдавалось около 735 Ватт или 75 килограмм на 1 метр высоты за секунду времени. Таким образом, при переводе Ватт в лошадиные силы получается следующее, что 1 Киловатт равняется 1000 Ваттам, а 1000 Ватт в свою очередь – это 1,36 лошадиной силы. Поэтому 1 киловатт мощности мотора всегда равен 1,36 лошадиной силы.

На сегодняшний день не все автопроизводители указывают мощность силовых установок в лошадиных силах. К примеру немецкие автомобильные производители зачастую указывают мощность в киловаттах. Поэтому, когда мы видим в технических характеристиках автомобиля мощность мотора, прописанную в киловаттах, то чтобы получить привычные лошадиные силы, необходимо просто первую величину поделить на число 1,36 . В том случае, если нужно наоборот из лошадиных сил получить киловатты, то мы просто лошадки умножаем на число 1,36 .

Очень важно учитывать тот момент, что мощность бензинового или дизельного двигателя является величиной не постоянной. Так например, если в характеристиках нашего мотора указан показатель в 125 лошадиных сил, а другая силовая установка обладает 115 лошадиными силами, то по логике первая силовая установка должна обогнать по скорости вторую, за счет большей мощности, но это совсем не так. Потому что не всегда в скорости важна мощность мотора, необходимо еще учитывать такой параметр, как крутящий момент двс и расстояние дистанции. Мощность любого двигателя меняется в зависимости от оборотов мотора. Номинальная величина мощности, как правило, указывается при определенных максимальных оборотах силовой установки. Например многие современные машины получают свою номинальную мощность при 5000-6000 оборотов в минуту. Таким образом, например 125 лошадиных сил получаются при 5500 оборотов в минуту, а при тех же 3000 оборотов в минуту, мощность может быть уже почти в 2 раза меньше от максимальной.

Вот поэтому, когда мы видим в документации на свой автомобиль ту или иную величину мощности двигателя, то мы должны понимать, что этот показатель получен на максимальных оборотах мотора. Что касается бензиновых силовых установок, то на 1500-2000 оборотах в минуту, мощность снижается в несколько раз. Поэтому, чтобы из бензинового мотора выжать, как можно больше лошадей, необходимо очень активно работать педалью газа и селектором механической коробки передач. Например, чтобы произвести резкое ускорение в процессе обгона, то перед этим действием, желательно держать бензиновым двигателем около 4500-5000 оборотов в минуту. Вот поэтому довольно часто, чтобы выжать из мотора максимальную мощность, водителю приходится понижать передачу в трансмиссии. Справочно заметим, что ни один двигатель на планете не может сразу же раскрутиться до необходимой величины, на это требуется определенный временной интервал и вот здесь на помощь силовой установке приходит такой показатель, как крутящий момент.

2 . КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ ДВИГАТЕЛЯ: ПОНЯТИЕ И КАК ИЗМЕРЯЕТСЯ

Теперь мы понимаем, что мощностью двигателя является вырабатываемая энергия силовой установкой в процессе ее функционирования. Какая же связь одного показателя с другим ? Что ни есть прямая, так как именно вырабатываемая мотором энергия преобразуется в крутящий момент на коленвале двигателя автомобиля. Такая энергия у автомехаников называется выходной. Затем энергия изменяется в трансмиссии с помощью необходимых передаточных чисел шестерен и потом передается на приводную ось или ведущий мост с колесами транспортного средства.

Таким образом, сам по себе крутящий момент говоря простым языком, как бы толкает автомобиль в механическом плане, а мощность измеряемая в киловаттах или лошадиных силах именно создает такой момент. Дело в том, что тронуться с места и поехать сможет даже самый маломощный мотор, так как для этого много мощности совсем не требуется, благодаря работающим передаточным числам, которые оптимально подобраны в коробке передач того или иного транспортного средства.

Читайте также:  Тюнинг выхлопных систем двигателей ваз

Однако тронутся с места и поехать этого недостаточно, чтобы обладать хорошей скоростью во время движения. Мало кому захочется ехать со скоростью в 30-40 километров в час, ведь хочется еще и разгоняться иногда. Вот для этого и требуется крутящий момент, которого будет оптимально хватать при всех скоростных диапазонах. Необходимый крутящий момент достигается с помощью нужной мощности силовой установки и оптимальным подбором шестерен в коробке передач и приводе, а также в мостах, при их наличии в автомобиле.

Итак крутящим моментом является сила, которая умножена на плечо ее приложения, которую может выдать двигатель автомобиля для преодоления сопротивлений движению в тот или иной временной интервал. Крутящий момент всегда измеряется в ньютонах, а величина рычага в метрах. В аббревиатуре показатель крутящего момента отражается в виде произведения “ HхM ” ( Ньютон на метр ), то есть это сила с которой 0.1 килограмма давит на конец рычага (поршень) мотора с длиной в 1 метр. Как мы знаем функции рычага в силовой установке всегда играет кривошип коленвала, через который осуществляется крутящий момент. Стоит также понимать, что длина кривошипа зачастую не равняется 1 метру, однако исконно принято вычислять данную величину исходя из таких характеристик.

От крутящего момента напрямую зависит время достижения двигателем максимальной мощности, а следовательно период разгона с общей динамикой во время движения и набора скорости. Крутящий момент, чем то похож на величину, которая собирает все доступные двигателем лошадиные силы в единое целое, а затем за счет их просто раскручивает силовую установку. Причем, чем больше соберет лошадей в единое целое показатель, тем быстрее раскрутится двигатель и ускорится транспортное средство.

3 . ОБОРОТЫ ДВИГАТЕЛЯ: ПОНЯТИЕ И КАК ИЗМЕРЯЕТСЯ

Следующим, также не менее важным показателем любого бензинового или дизельного мотора является параметр оборотов силовой установки. Дело в том, что максимальный крутящий момент способен образовываться при разных оборотах двигателя. Например, как мы говорили ранее, на бензиновом моторе максимум достигается на 5-6 тысячах оборотов в минуту, а на дизельном двигателе уже на 3-3,5 тысячах оборотов в минуту. Чтобы тому или иному типу силовой установки выйти на нужную величину оборотов, необходимо затратить определенный промежуток времени.

По мнению специалистов по обслуживанию и ремонту автомобилей, считается намного лучше для машины, если силовая установка развивает максимальный крутящий момент, как можно раньше, например на 1750-2000 оборотов в минуту. Дело в том, что если двигатель развивает крутящий момент, как говорится на “низах”, то времени на его раскрутку понадобиться намного меньше, следовательно транспортное средство намного быстрее сможет набрать нужную скорость.

Таким образом, отвечая на наш вопрос , который мы задали в начале нашей статьи: “ Какой показатель двигателя самый важный ?”, отметим то, что все величины стоят на одной ступени, как мощность с крутящим моментом, так и обороты мотора. Почему важны все показатели ? Потому что, благодаря тем же оборотам достигается определенная величина крутящего момента и чем они ниже, тем лучше для машины, так как двигатель сможет раньше выдать максимальную мощность.

4 . КАКОЙ ПОКАЗАТЕЛЬ МОТОРА НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫЙ?

Как мы сказали ранее, однозначно выделить самый важный показатель силовой установки из вышеописанных просто не представляется возможным, так как все они напрямую зависят и дополняют друг от друга. Например крутящий момент позволяет нам быстрее развить максимальную мощность на той или иной величине оборотов мотора. Если рассматривать дизельную силовую установку, то она просто не сможет крутиться на максимальных оборотах бензинового мотора, поэтому ее максимальная мощность на пике будет ниже.

Вот поэтому зачастую дизельные двигателя устанавливаются на коммерческий транспорт, так как им не нужна высокая скорость, но очень важна тяга, причем на низких оборотах. Или другая ситуация, для любителей резких стартов с места идеально подойдут моторы с турбонагнетателями, которые способны раскручиваться до 9000 оборотов в минуту и выстреливать пулей с места.

Хотя, что касается того, какие двигатели лучше бензиновые или дизельные, то это довольно субъективный выбор. Справочно заметим, что на сегодняшний день технологии в двигателестроении достигли таких высот, что бензиновые моторы по некоторым показателям стали очень похожи на дизельные. Таким примером могут быть инновационные моторы от компании Mazda поколения SkyActiv, которые сейчас устанавливаются на большинство моделей автопроизводителя. Чем же похож SkyActiv на дизельный мотор ? А похож он увеличенной степенью сжатия, которая значительно приближена к дизельному агрегату, однако при этом он все равно бензиновый с высокими оборотами.

Таким образом, новые бензиновые моторы кроме схожей степени сжатия с дизельными силовыми установками уже имеют и почти одинаковый крутящий момент. По мнению большинства специалистов, будущее в двигателестроении именно за такими инновационными моторами, как SkyActiv. Справочно заметим, что мы не берем в расчет по всем вышеописанным показателям гибридные, а также силовые установки электромобилей, так как их величины порой превосходят показатели бензиновых и дизельных агрегатов, причем вместе взятые.

Подводя итог вышесказанному хочется напомнить, что мощность двигателя определяет максимальную скорость автомобиля, а крутящий момент в свою очередь отвечает за то, как быстро силовая установка сможет достигнуть эту мощность. Поэтому, если в нашем автомобиле высокий крутящий момент, то не стоит думать, что он будет быстрее другой машины, в котором он ниже, так как мотор может проигрывать в частоте вращения. Таким образом, крутящий момент, как бы толкает транспортное средство вперед, а мощность данный момент создает. Поэтому стоит покупать лошадиные силы, а передвигаться на крутящем моменте.

Источник

Adblock
detector