График внешней скоростной характеристики бензинового двигателя

Построение графика внешней, скоростной характеристики двигателя

На графике внешней характеристики наносятся кривые мощности, крутящего момента двигателя и удельного расхода топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива.

Кривая мощности строится по эмпирическому уравнению

, (1.1)

где Ne и we – текущее значение мощности в (кВт) и угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя (1/с).

a, b, c – коэффициенты, значение которых зависят от типа и конструкции двигателя.

Значения коэффициентов a,b и c определяются по формулам:

где ωM — угловая скорость коленчатого вала при максимальном крутящем моменте, 1/с.

Для карбюраторных автомобилей допустимо принять:

Кривая крутящего момента строиться с использованием уравнения

, (1.3)

где Me – текущее значение крутящего момента, .

В официальных документах (технические характеристики, инструкции, справочники, каталожные листы и т.п.) под названием максимальная мощность и соответствующей ей частоте вращения, указываются номинальная мощность и номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя.

Если на автомобильном двигателе с ограничителем частоты вращения в технической характеристике указана мощность и частота вращения на ограничителе (N и ), то при построении внешней характеристики следует принимать:

— для карбюраторных двигателей грузовых автомобилей:

N = (1,05-1,1) N ; = 0,8 , (1.4)

— для карбюраторных двигателей легковых автомобилей:

N = 1,1 N ; = 0,8 , (1.5)

— для дизелей, снабженных регуляторами:

N = N ; = , (1.6)

Кривая удельного расхода топлива двигателем строиться на основании зависимости:

q = q k , (1.7)

где qeN – удельный расход топлива двигателем при Nemax , который может быть принят равным 300-340 г/кВт·ч для карбюраторных и220-240 г/кВтч – для дизельных двигателей (точные расходы для отечественных двигателей выпуска до 1994 года указаны на стр.561-563 );

kω – коэффициент влияния we на qe , значение которого приведены в таблице 1.1

ωеN 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
kω 1,12 1,00 0,96 0,96 1,00 1,15

Следует учитывать, что если в литературе частота вращения коленчатого вала двигателя n задана в об/мин, то для перевода ее в 1/сек используется известная зависимость:

= n /30, (1.8)

Результаты расчета сводятся в таблицу 1.2*.

1/сек;

кВт

Нм

Таблица 1.2 Результаты расчета.

Параметры Размерность Значения параметров
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
1/с 652,8
кВт 13,5 28,8 43,2 53,8 52,896
нм 123,9 132,1 132,5 123,8 106,6 81,029
г/(кВтч)
Читайте также:  Газель некст дизельный двигатель как менять масло в

Рис.1.1 –Внешняя скоростная характеристика двигателя.

* — во всех разделах расчетно-графической работы необходимо приводить пример расчета для одного из исходных данных, для того, чтобы можно было проверить правильность расчетов

Дополнительное задание:

По ВСХ определить:

— запас крутящего момента;

— коэффициент приспособляемости по оборотам;

— коэффициент приспособляемости по моменту.

Источник

Внешняя скоростная характеристика двигателя

Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость эффективной мощности Ne и крутящего момента Ме от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива. Эффективной называется мощность, развиваемая на коленчатом валу двигателя. Внешняя скоростная характеристика определяет возможности двигателя и характеризует его работу. По внешней скоростной характеристике определяют техническое состояние двигателя. Она позволяет сравнивать различные типы двигателей и судить о совершенстве новых двигателей.

На внешней скоростной характеристике (рис.6) выделяют следующие точки, определяющие характерные режимы работы двигателя:

Nmax – максимальная (номинальная) мощность;

nN – частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности;

Мmax – максимальный крутящий момент;

nM – частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте;

nmin – минимальная частота вращения коленчатого вала, при которой двигатель работает устойчиво при полной подаче топлива;

nmax – максимальная частота вращения.

Из характеристики видно, что двигатель развивает максимальный момент при меньшей частоте вращения, чем максимальная мощность.

Это необходимо для автоматического приспосабливания двигателя к возрастающему сопротивлению движения. Например, автомобиль двигается по горизонтальной дороге при максимальной мощности двигателя и начинает преодолевать подъем. Сопротивление дороги возрастает, скорость автомобиля и частота вращения коленчатого вала уменьшаются, а крутящий момент увеличивается, обеспечивая возрастание тяговой силы на ведущих колесах автомобиля. Чем больше увеличение крутящего момента при уменьшении частоты вращения, тем выше приспосабливаемость двигателя и тем меньше вероятность его остановки. Для бензиновых двигателей увеличение (запас) крутящего момента достигает 30 %, а у дизелей — 15 %.

В эксплуатации большую часть времени двигатели работают в диапазоне частот вращения nM—nN, при которых развиваются соответственно максимальные крутящий момент и эффективная мощность. Внешнюю скоростную характеристику двигателя строят по данным результатов его испытаний на специальном стенде. При испытаниях с двигателя снимают часть элементов систем охлаждения, питания и др. (вентилятор, радиатор, глушитель и др.), без которых обеспечивается его работа на стенде. Полученные при испытаниях мощность и крутящий момент приводят к нормальным условиям, соответствующим давлению окружающего воздуха 1 атм и температуре 15 °С. Эти мощность и момент называются стендовыми, и они указываются в технических характеристиках, инструкциях, каталогах, проспектах и т.п. В действительности мощность и момент двигателя, установленного на автомобиле, на 5 . 10 % меньше, чем стендовые. Это связано с установкой на двигатель элементов, которые были сняты при испытаниях (насос гидроусилителя, компрессор и др.). Кроме того, давление и температура при работе двигателя на автомобиле отличаются от нормальных.

Читайте также:  Приора двигатель не набирает оборотов сразу

При проектировании нового двигателя внешнюю скоростную характеристику получают расчетным способом, используя для этого специальные формулы. Однако действительную внешнюю скоростную характеристику получают только после изготовления и испытания двигателя.

Источник

Построение внешних скоростных характеристик бензинового двигателя

На основании тепловых расчетов, проведенных для четырех скоростных режимов работы бензиновых двигателей, получены и сведены в табл. 11 необходимые величины параметров для построения внешних скоростных характеристик (рис.3).

Частота вра­щения колен­чатого вала, мин -1 Параметры внешней скоростной характеристики
Ne, кВт ge, г/(кВт∙ч) Ме, Н×м GT, кг/ч ηV a
Карбюраторный двигатель
8,34 79,6 2,572 0,8648 0,86
27,64 88,0 7,314 0,9150 0,96
50,00 79,6 14,064 0,8797 0,96
49,73 73,1 14,828 0,8562 0,96

Коэффициент приспособляемости по скоростным характеристикам:

Для сравнения различных методов построения скоростных ха­рактеристик и проверки правильности выполнения теплового рас­чета для нескольких скоростных режимов двигателя дополнительно приведен расчет изменения мощности и удельно­го расхода топлива на основе процентных соотношений между параметрами относительной скоростной характеристики карбюра­торного двигателя.

На основе сравнения полученных данных с кривыми Ne и ge, построенными по результатам теплового расчета, можно сде­лать следующие выводы:

1. Точки относительной характеристики практически полностью совпадают с внешней скоростной характеристикой мощности рас­считываемого двигателя.

2. Точки относительной характеристики удельного расхода топ­лива несколько отличаются от кривой ge, построенной по данным теплового расчета, в сторону увеличения ge и особенно при малых значениях частоты вращения коленчатого вала.

Расчет кинематики и динамики двигателя

Расчет рядного карбюраторного двигателя

Кинематика

3.1.1.1 Выбор и длиныLш шатуна

В целях уменьшения высоты двигателя без значительного увеличения инерционных и нормальных сил отношение радиуса кривошипа к длине шатуна предварительно принято в тепловом расчете λ=0,285. При этих условиях Lш=R/λ=35/0,285=122,8 мм.

Построив кинематическую схему кривошипно-шатунного механизма (см. рис. 7.2), устанавливаем, что ранее принятые значения Lши λобеспечивают

Читайте также:  Схемы коммутаторов для шаговых двигателей

движение шатуна без задевания за нижнюю кромку цилиндра. Следовательно, перерасчета величин Lши λне требуется.

мм.

Расчет sx производится аналитическим методом через каждые 10˚ угла поворота коленчатого вала. Значения для при различных φ взяты из табл.7.1 как среднее между значениями при λ=0,28 и 0,29 и занесены в гр. 2 расчетной табл. 12 (для сокращения объема значения в таблице даны через 30˚).

Угловая скорость вращения коленчатого вала

.

= м/c.

Значения для взяты из табл. 7.2 и занесены в гр. 4, а рассчитанные значения υп – гр. 5 табл. 12.

м/c 2 .

Значения для взяты из табл. 7.3 и занесены в гр. 6, а расчетные значения j – в гр. 7 табл. 12.

По данным табл. 12 построим графики (рис. 4) sx в масштабе Ms=2 мм, υп – в масштабе Mj=500 м/c 2 в мм. Масштаб угла поворота коленчатого вала Mφ=3˚ в мм.

φ˚ sx υп, м/c (cosφ+0,285cos2φ) j, м/c 2
0,0000 0,0 0,0000 0,0 +1,2860 +17751
+0,1697 5,9 +0,6234 +13,7 +1,0085 +13921
+0,6069 21,2 +0,9894 +21,7 +0,3575 +4935
+1,1425 40,0 +1,0000 +22,0 -0,2850 -3934
+1,6069 56,2 +0,7426 +16,3 -0,6425 -8869
+1,9017 66,6 +0,3766 +8,3 -0,7235 -9987
+2,0000 70,0 0,0000 0,0 -0,7150 -9869
+1,9017 66,6 -0,3766 -8,3 -0,7235 -9987
+1,6069 56,2 -0,7426 -16,3 -0,6425 -8869
+1,1425 40,0 -1,0000 -22,0 -0,2850 -3934
+0,6069 21,2 -0,9894 -21,7 +0,3575 +4935
+0,1697 5,9 -0,6234 -13,7 +1,0085 +13921
0,0000 0,0 0,0000 0,0 +1,2850 +17751

Динамика

Сила давления газов

Индикаторную диаграмму (см. рис. 1), полученную в тепловом расчете, развертываем по углу поворота кривошипа (рис. 5.1, a) по методу Брикса.

где Ms — масштаб хода поршня на индикаторной диаграмме.

Масштаб развернутой диаграммы; давлений и удельных сил Mp=0,05 МПа в мм; полных сил Mp=MРFп=0,05∙0,003847=0,000192 МН в мм, Mp=192 Н в мм, углы поворота кривошипа Mφ=3˚ в мм, или

где ОВ – длина развернутой индикаторной диаграммы, мм.

По развёрнутой диаграмме через каждые 10˚ угла поворота кривошипа определяют значение ∆pГ и заносят в гр. 2 сводной табл. 15 динамического расчета ( в таблице значения даны через 30˚ и точка при φ=370˚).

Источник

Adblock
detector