Эффективный режим работы двигателя

Устройство автомобилей

Режимы работы двигателя

При эксплуатации автомобиля постоянно меняется режим работы двигателя. При этом под режимом работы двигателя понимается частота вращения коленчатого вала и развиваемая им мощность, т. е. тяговое усилие. Мощность двигателя, которая расходуется на преодоление сопротивлений, возникающих при движении автомобиля (сопротивление дорожного покрытия, воздуха, подъема или спуска, массы перевозимого груза и т. д.) называется нагрузкой .

Если, например, двигатель при частоте вращения коленчатого вала 3200 об/мин в данных дорожных условиях развивает мощность 40 кВт, то нагрузка двигателя составляет 40 кВт.
Если максимально возможная мощность двигателя при этой частоте вращения коленчатого вала равна 80 кВт, то нагрузочный режим в данном конкретном случае соответствует 50 %, т. е. двигатель работает в половину своей силы. Мощность двигателя завит от положения дроссельной заслонки: по мере ее открытия мощность повышается, и наоборот.

Когда автомобиль стоит или движется по инерции (что с точки зрения науки Статики – одно и то же), двигатель работает на холостом ходу и развиваемая им мощность должна покрывать только внутренние потери.
На хороших дорогах и если автомобиль не полностью загружен, двигатель работает на средних нагрузках. При движении полностью загруженного автомобиля по плохим дорогам, на крутых подъемах двигатель развивает максимальную мощность.

Если водитель решил резко повысить скорость движения автомобиля в зависимости от условий движения, мощность двигателя должна быстро нарастать.
Особые условия работы двигателя имеют место и при его запуске после длительной стоянки автомобиля, т. е. когда двигатель холодный.

Исходя из перечисленных выше возможных режимов работы двигателя, можно выделить следующие условия, в которых ему приходится выполнять свои функции, и которые следует учитывать, разрабатывая конструкцию системы питания:

  • работа в режиме отсутствия нагрузки (холостой ход);
  • работа в режиме планируемых оптимальных нагрузок (средние нагрузки);
  • работа в условиях длительных повышенных нагрузок (максимальные нагрузки);
  • работа в условиях кратковременных экстремальных нагрузок (разгон, ускорение);
  • пуск холодного двигателя.

Для каждого из перечисленных режимов мощность двигателя различна, значит, система питания автомобиля должна гибко подстраиваться под сиюминутные требования, диктуемые внешними нагрузочными условиями (масса груза, состояние и профиль дороги и т. п.), намерениями водителя и другими обстоятельствами (например, пуск холодного двигателя).

Разумеется, нельзя все проблемы взваливать только на систему питания. Некоторую «ответственность» несет и трансмиссия автомобиля, например, коробка перемены передач, но, поскольку мы сейчас рассматриваем систему питания, то нас интересует, каким образом она должна реагировать на характер эксплуатации автомобиля и двигателя в тех или иных условиях.

Решение основных сиюминутных задач и выполнение насущных требований к системе питания обеспечивается регулированием качественных и количественных характеристик горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Количественные характеристики можно корректировать с помощью дроссельной заслонки (или педали акселератора), а вот качественный состав горючей смеси должен обеспечивать карбюратор. При этом должны учитываться следующие требования:

    пуск холодного двигателя требует очень богатой смеси (0,80 ≤ α ≥ 0,60), поскольку ухудшаются условия распыления и испарения топлива из-за малых скоростей движения горючей смеси и увеличения содержания в рабочей смеси остаточных газов, так как дроссельная заслонка прикрыта;

на холостом ходу в цилиндры двигателя следует подавать небольшое количество горючей смеси, но она должна быть слегка обогащенной, чтобы работа двигателя была устойчивой;

режим частичных (средних) нагрузок, являющийся основным (оптимальным) режимом работы двигателя характеризуется обедненной рабочей смесью, поскольку в этом режиме двигатель функционирует основную часть времени, и главное требование к данному режиму – максимальная экономия топлива (1,50 ≤ α ≥ 1,15);

режим полных (максимальных) нагрузок требует обогащения состава смеси (0,85 ≤ α ≥ 0,90);

  • режим ускорения (экстремальный режим – резкое увеличение мощности двигателя, например, при обгоне), требует значительного обогащения горючей смеси.
  • Простейший карбюратор, конструкция которого рассмотрена в этой статье, не способен обеспечить требуемый качественный состав горючей смеси, необходимый для работы двигателя в перечисленных режимах нагрузки.
    Поэтому в конструкциях реальных современных карбюраторов предусмотрены специальные устройства, обеспечивающие корректировку состава горючей смеси в зависимости от постоянно изменяющихся потребностей автомобильного двигателя на различных режимах:

    • корректирующие устройства главных дозирующих систем;
    • приспособления для облегчения пуска двигателя;
    • системы холостого хода;
    • экономайзеры (обогатители);
    • ускорительные насосы (ускорители).

    С особенностями работы и принципом действия этих дополнительных устройств, расширяющих круг возможностей простейшего карбюратора, можно ознакомиться в следующих статьях.

    Источник

    Самый экономный режим работы двигателя. Идеальные обороты и скорость

    Какая скорость и обороты в автомобиле самые экономичные может интересовать водителя только в двух случаях – нужно дотянуть до ближайшей заправки или попросту в целях экономии денег, дабы как можно дальше проехать на ограниченном ко-ве топлива. Постараюсь «на пальцах» это рассказать, как передвигаться экономичнее всего.

    При поездке на машине в экономичном режиме можно уменьшить затраты на топливе благодаря уменьшению на двигатель нагрузки. Также возможно снизить расход на 37%, только благодаря изменению в езде!

    Как действует скорость на расход

    Из-за сопротивления потока воздуха и усилия ее преодоления мотор поднимает обороты дабы поднять мощность, а это в свою очередь – увеличение потребления топлива. Реальные замеры показывают, что самый меньший расход, которого можно добиться – от 180 до 220 грамм за 1 час при оборотах 2500 до 3500 оборотов в минуту!

    Читайте также:  Почему нет компрессии в двигателе ваз 21083

    Чем обороты ниже, тем и топлива расходуется меньше, но с условием их постоянства в независимости от выбранной скорости.

    Получается, что дроссельная заслонка попросту не должна быть открытой более 70% хода. А значит, лучше передвигаться на наивысшей передачи и держать обороты двигателя в пределах 2,5-3 тыс . Правда тут стоит отметить что показатель оптимальных оборотов на авто с МКПП и АКПП будет отличаться! Так само отличаются и для дизельного мотора и составляют – от 1850 до 2900.

    Однако экономичной езды можно добиться не только за счет оптимального положения дроссельной заслонки. А и двигаясь с меньшей скоростью, так как в таком режиме машина подвергается меньшему сопротивления воздуха, из-за чего езда также становится экономичнее.

    Выходит, что формула экономии топлива выглядит следующим образом: нужно динамично выйти на необходимою скорость выдерживая обороты не выше 3 000 на каждой из передач и так без остановок двигаться на наивысшей .

    Какая же скорость больше экономит топлива?

    Экономичная скорость это – постоянная! Оптимальная скорость передвижения будет варьироваться в зависимости от аэродинамических показателей авто и мощности двигателя. Чем аэродинамичность лучше и мотор более высокооборотистый, тем скорость с экономным потреблением топлива выше. Однако средний показатель от 90 до 100 км/ч . Поскольку в таком случае сопротивление не сильное, а КПД двигателя очень высокое.

    При таком условии движения есть одно условие – меньше тормозить . Ведь даже незначительное притормаживание используя педаль ведет за собой выход из благоприятного режима работы ДВС и потери топлива при последующем ускорении.

    То есть если и необходимо притормозить, то стоит это делать исключительно мотором. А значит такой режим актуален только для движения по трассе. А как же действовать в городском режиме?

    Езда в городских условиях . Переключайтесь между передачами при достижении на 20 км/ч выше или ниже чем на предыдущей. Если же предстоит спускаться с горы ли на нее подыматься, то желательно чтобы скорость не менялась, а значит притормаживать мотором либо понижать передачу, но держать обороты на одном уровне.

    Городская езда с максимальной экономичностью требует изменения стратегии. Тут лучше держать скорость не высокой и не нажимать педаль акселератора, чтобы заслонка не открывалась более чем на 70%. Но при этом так само стараться тормозить только двигателем. И чтобы не спалить лишний литр за 100 км отказаться от перегазовок при трогании с места (присуще новичкам).

    Источник

    Оптимальные обороты двигателя, при которых износ и расход топлива минимальны.

    Многие задаются вопросом, на каких оборотах нужно ездить, что бы расход топлива и износ двигателя были минимальными. Для того, что бы ответить на этот вопрос нужно разобраться в том, какие процессы протекают в двигатели и на каких оборотах система смазки и охлаждения работают более эффективно.

    Расход топлива сильно зависит от стиля вождения и оборотов двигателя. На повышенных оборотах расход возрастает. Происходит это потому, что число тактов на единицу времени увеличивается. То есть нужно чаще впрыскивать топливо в цилиндр. Наиболее оптимальными оборотами считаются 30 % от оборотов, на которых достигается максимальная мощность двигателя.

    Стиль вождения тоже оказывает сильное влияние на расход топлива. Наиболее экономичной считается езда с установившейся скоростью 90-100 километров. При этом любые резкие ускорения и торможения лавинообразно увеличивают расход. При резком открытии дросселя на карбюраторном двигателе, в нем начинает работать ускорительный насос. Он впрыскивает дополнительную порцию топлива в диффузор. Нужно это для того, что бы обогатить смесь, поступающую в цилиндры. В инжекторном двигателе режим обогащения смеси при ускорении устанавливается программно, при этом программный переход на мощностной режим работы зависит от положения дроссельной заслонки. Например, при достижении 70 % открытия дросселя и более контролер начинает рассчитывать состав смеси с обогащением. Это нужно для того, что бы двигатель мог отдать необходимую мощность. По этому, для более экономичной езды нужно избегать больших углов открытия дросселя и резких ускорений при этом обороты нужно держать те же 30% от максимальной мощности, то есть в большинстве случаев это 2000-2500.

    Что касается оптимальных оборотов, при которых износ двигателя минимальный, то здесь конкретно сказать об одной установившейся цифре нельзя. Здесь действует золотое правило, чем больше нагрузка на двигатель, тем большие обороты нужно ему давать. Дело в системе смазки. Для того, что бы подшипники коленчатого вала и цилиндропоршневая группа смазывались наиболее эффективно, нужно чтоб масло полностью разделяло пары трения. То есть образовывался так называемый масляный клин. Это когда зазор между деталями полностью заполняется маслом, и нет даже малейшего контакта. На малых оборотах и больших нагрузках давления масла и его объема не хватает для его образования, и с увеличением нагрузок масло может продавливаться. Это приведет к контакту движущихся пар и образованию задиров на поверхностях. Поэтому чем больше нагрузки, тем больше обороты. Но увеличивать их на продолжительное время более чем на 85 процентов от максимальных, тоже не рекомендуется. Потому, что система охлаждения и смазки будут работать на максимуме своих возможностей без запаса. При возникновении в них, каких либо неисправностей, например забитые каналы в системе смазки либо забитый радиатор охлаждения, двигатель может перегреться или образуются задиры на парах трения. Масло, тоже может быть не соответствующего качества и на высоких оборотах ее эффективность будет ниже.

    Читайте также:  Как сделать проверку двигателя перед покупкой дизель и бензин

    Периодически рекомендуют повышать обороты выше 4000. На это есть две причины.

    Устройство клапанного механизма грм таково, что клапана при работе двигателя могут вращаться. Это нужно для того, что бы износ их был равномерен. Но вращаться они могут только на повышенных оборотах. В районе 4000-4500 тысяч. И если периодически не выводить двигатель на эти обороты то на торце клапана появляется выемка от того, что на него давит толкатель. Если клапан проворачивается то износ торца, стержня и тарелки равномерный. Если данная выемка образовалась, то при достижении повышенных оборотов клапан уже не будет проворачиваться, по той причине, что выступ на толкателе входит в выемку на торце клапана и не дает ему вращаться.

    Обороты нужно периодически повышать еще и для того, что бы двигатель мог самоочищаться. На малых оборотах температура и турбулентность смеси ниже, чем на больших. Поэтому в камере сгорания возможно повышенное образование нагара. Если проехаться на больших оборотах небольшое расстояние то часть нагара выгорит, а другая часть оторвется от вибрации и улетит с отработанными газами на выпуск. Более подробно об самоочистке двигателя на высоких оборотах можно прочитать здесь.

    Можете еще прочитать следующие статьи.

    Источник

    Эффективный режим работы двигателя

    Главное меню

    Судовые двигатели

    Каждый режим работы двигателя характеризуется совокупностью многих параметров, отражающих те или иные его свойства. К числу таких параметров можно отнести: N е — эффективную мощность; M — крутящий момент; ? — угловую скорость коленчатого вала; р к —давление наддува; g e — эффективный удельный расход топ­лива; Т — температуру охлаждающей воды; ? — коэффициент избытка воздуха; ? e — эффективный КПД; h — положение рейки топливного насоса (органа управления); ?— положение рычага управления автоматическим регулятором и др.

    Режим работы двигателя называется установившимся, если числовые значения всех названных (и многих других) параметров двигателя сохраняются постоянными во времени. При этом необ­ходимо учитывать, что двигатель является машиной цикличе­ского действия, в связи с чем даже у многоцилиндровых двигателей с большой частотой вращения коленчатого вала не удается обес­печить точного поддержания значения того или иного параметра на выбранном установившемся режиме. Например, колебания угловой скорости на установившихся режимах работы двигателя определяются степенью нестабильности [10], т. е. параметром, характеризующим размах амплитуды колебаний относительной мгновенной угловой скорости. Для различных двигателей сте­пень нестабильности имеет значение от 1 до 4%. В этом случае при заданном установившемся режиме выбирают среднее значе­ние угловой скорости за определенный интервал времени (напри­мер, за один или несколько оборотов коленчатого вала).

    Двигатель работает на установившемся режиме при выпол­нении таких условий статического равновесия, как равенство вы­работанного двигателем и израсходованного потребителем коли­чества энергии, выделенной и отведенной теплоты, подведенного и отведенного воздуха или газа, и т. п. Эти условия могут быть выражены уравнениями статического равновесия:

    и других элементов двигателя.

    В приведенных уравнениях: M — крутящий момент двигателя; M с — момент сопротивления (момент потребителя); Q n — коли­чество теплоты, поступившей от двигателя в систему охлаждения в единицу времени; Q p — количество теплоты, отданной системой охлаждения через радиатор в ту же единицу времени; G K — количество воздуха, поданного ком­прессором во впускной коллек­тор в единицу времени; G д — количество воздуха, поступив­шего в цилиндры двигателя в ту же единицу времени; G г — количество отработавших газов, поступающих в единицу време­ни из цилиндров двигателя в выпускной коллектор; G т —ко­личество отработавших газов, поступивших на лопатки турбины из выпускного коллектора в ту же единицу времени; М т — крутя­щий момент турбины и М к — момент сопротивления компрессора.

    Уравнения статического равновесия (1) —(5) и другие обусло­вливают также и часто используемое название установившихся режимов — равновесные режимы, при которых обеспечивается равновесие в общем случае прихода и расхода энергии или массы.

    Диапазон изменений каждого параметра обусловливается наз­начением двигателя и ограничивается его прочностными, тепло­выми и газодинамическими возможностями. Например, угловая скорость коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания мо­жет изменяться в ограниченных пределах. Ряд факторов не поз­воляет превышать заданной максимальной угловой скорости вала ? ma х , так как это влечет за собой превышение допустимых значе­ний сил инерции в деталях двигателя с точки зрения их прочности, приводит к ухудшению качества протекания рабочих процессов в цилиндре двигателя, увеличивает термическое перенапряжение деталей двигателей и т. п.

    Читайте также:  Как отрегулировать клапана на двигателе ваз 21067

    В некоторых случаях двигателю приходится работать при са­мой малой частоте вращения вала (например, при стоянке тепло­воза перед семафором). При этом скоростной режим должен быть таким, чтобы двигатель работал устойчиво. Если снизить угловую скорость вала ниже допустимого минимального предела ? min , то появятся перебои в работе, в результате чего двигатель может самопроизвольно остановиться.

    Следовательно, скоростные режимы двигателя ограничены как верхним ? m ах /? ном , так и нижним ? min /? ном пределами (рис. 21).

    На каждом скоростном режиме мощность двигателя может изме­няться от нулевой (холостой ход) до максимальной, которую спо­собен развить данный двигатель при заданном скоростном режиме. Максимальная мощность обусловливается максимальной нагрузкой при которой еще не нарушаются нормальные условия протекания процессов в цилиндре двигателя.

    Из сказанного следует, что возможные установившиеся режимы работы двигателя охватывают некоторую область, которую можно изобразить графически в виде заштрихованной площади (рис. 21), ограниченной по оси ординат максимально возможной мощностью N e /N e ном при выбранном скоростном режиме, а по оси абсцисс — минимальным ? min /? ном и максимальным ? m ах /? ном скорост­ными режимами. Точка А с координатами (1; 1) соответ­ствует номинальному режиму работы. Обычно технические усло­вия предусматривают возможность кратковременной перегрузки двигателя на 10—15%. На рис. 21 этот режим отмечен точкой В. Точка С соответствует режиму работы холостого хода при номиналь­ной угловой скорости, точки D и E соответствуют минимально возможному скоростному режиму.

    Между параметрами, характеризующими работу двигателя на каждом установившемся режиме, существуют определенные функ­циональные зависимости, определяемые теорией рабочих процес­сов двигателя.

    Так, эффективный КПД двигателя

    связан со средним индикаторным давлением механическим КПД ? м , давлением наддувочного воздуха р к и его температурой Т к , коэффициентом наполнения ? m ; М 1 — действительное количество воздуха в цилиндре двигателя после дозарядки при давлении р к и температуре Т к ; Н и — теплота сгорания топлива.

    Среднее эффективное давление

    где ? — коэффициент избытка воздуха; р к — плотность воздуха; ? i и ? m — соответственно индикаторный и механический КПД; ? ? — коэффициент наполнения.

    В обобщенной форме этой зависимости можно придать вид

    Каждый установившийся режим двигателя всегда определя­ется постоянством во времени всех параметров, входящих (и не входящих) в зависимость (6). Эту зависимость можно представить в виде некоторой многомерной поверхности, каждая точка кото­рой определяется совокупностью конкретных числовых значений всех параметров, входящих в функциональную зависимость (6) и соответствующих определенному установившемуся режиму.

    Однако во многих случаях нет необходимости учитывать все возможные параметры, характеризующие работу двигателя на установившемся режиме. В этих случаях выбирают один, два, три или несколько параметров, представляющих наибольший интерес; например, к числу таких параметров можно отнести М — крутя­щий момент двигателя; ? — угловую скорость коленчатого вала; h — положение рейки топливного насоса или g ц — цикловую подачу топлива. Если за положительное направление перемеще­ния рейки принять ее перемещение в сторону уменьшения цикло­вой подачи топлива, то эти три параметра в совокупности дадут некоторую поверхность А (рис. 22). Каждая точка поверхности А соответствует одному установившемуся (равновесному) режиму.

    Иногда для характеристики установившегося режима работы двигателя из всего многообразия параметров (6) выбирают по­стоянство какого-то одного параметра и по его значениям харак­теризуют тот или иной установившийся режим работы двигателя. Например, постоянное числовое значение крутящего момента двигателя свидетельствует об соответствующем установившемся нагрузочном режиме (М = const при h = var; ? = var), постоян­ное значение угловой скорости вала ? — об определенном уста­новившемся скоростном режиме (? — const при М = var; h = var), называемом стационарным. Постоянное значение темпе­ратуры охлаждающей воды Т свидетельствует об соответствующем тепловом режиме двигателя и т. д. В некоторых случаях на всех возможных установившихся режимах между отдельными параме­трами выдерживается определенная связь. Так, между моментом сопротивления М с гребного винта и его угловой скоростью имеется зависимость М с = Ф с ? 2 , поэтому на параболе ЕА (см. рис. 21) укладываются все статические установившиеся режимы судового двигателя, а сама парабола ЕА соответствует судовым условиям работы двигателей.

    В транспортных условиях двигатель может иметь любые ре­жимы: как скоростные, так и нагрузочные. Заштрихованная пло­щадь на рис. 21 характеризует, таким образом, область возмож­ных режимов работы двигателя в транспортных условиях.

    Если в процессе эксплуатации двигатель работает на ряде установившихся скоростных и нагрузочных режимов, то часто говорят, что такой двигатель работает на переменных режимах. Например, можно сказать, что транспортный двигатель может ра­ботать на переменных скоростных и нагрузочных режимах, в то время как стационарный дизель-генератор должен иметь один установившийся скоростной режим при переменных нагрузочных режимах.

    Источник

    Adblock
    detector