Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя это

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.

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

Скоростные характеристики двигателя

Скоростной характеристикой называются зависимости эффективной мощности Ne и эффективного крутящего момента Ме двигателя от угловой скорости коленчатого вала ωе.

У двигателя различают два типа скоростных характеристик – внешнюю (предельную) и частичные.

Внешнюю скоростную характеристику получают при полной нагрузке двигателя (при полной подаче топлива), а частичные – при неполных нагрузках двигателя, или при неполной подаче топлива.

Следовательно, двигатель имеет только одну внешнюю скоростную характеристику и большое число частичных.

На частичных скоростных характеристиках значения эффективной мощности и крутящего момента двигателя меньше, чем на внешней скоростной характеристике, но характер их изменения аналогичен.

Читайте также:  Отказы и неисправности системы питания дизельных двигателей и их причины

Тягово-скоростные свойства автомобиля определяют при работе двигателя только на внешней cкоростной характеристике.

Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя без ограничителя угловой скорости коленчатого вала представлена на рисунке 1.1, а.

Приведенные зависимости имеют следующие характерные точки:

Nmax– максимальная (номинальная) эффективная мощность;

ωN – угловая скорость коленчатого вала при максимальной мощности;

Mmax – максимальный крутящий момент;

ωM – угловая скорость коленчатого вала при максимальном крутящем моменте;

NM –мощность при максимальном крутящем моменте;

МN –крутящий момент при максимальной мощности;

ωmin – минимальная устойчивая угловая скорость коленчатого вала при полной подаче топлива;

ωmax – максимальная угловая скорость коленчатого вала при полной подаче топлива, соответствующая максимальной скорости автомобиля при движении на высшей передаче.

а б

Рисунок 1.1 – Внешние скоростные характеристики двигателя без ограничителя угловой скорости коленчатого вала (а) и с ограничителем (б)

В условиях эксплуатации двигатель работает главным образом в интервале угловых скоростей от (ωM) до (ωN).

Двигатели автомобилей оснащаются ограничителями максимальной частоты обращения коленчатого вала. Ограничитель угловой скорости автоматически уменьшает подачу горючей смеси в цилиндры двигателя и снижает угловую скорость коленчатого вала, вступая в действие на той части внешней скоростной характеристики, на которой мощность двигателя почти не возрастает с увеличением угловой скорости коленчатого вала (рис 1.1, б).

У дизелей мощность не достигает максимального значения из-за неполного сгорания смеси. Для дизелей максимальная угловая скорость коленчатого вала практически совпадает с угловой скоростью при максимальной мощности (ωmах = ωN).

Из рассмотренных внешних скоростных характеристик двигателей следует, что максимальные значения Mmах и Nmax получают при различных угловых скоростях коленчатого вала. При этом значения Мmах смещены влево относительно значений Nmax, что необходимо для устойчивой работы двигателя – для его способности автоматически приспосабливаться к изменению нагрузки на колеса автомобиля.

Скоростные характеристики двигателей определяют экспериментально в процессе их испытаний на специальных стендах. Реальную внешнюю скоростную характеристику двигателя можно получить только на основании экспериментальных данных после его создания. Если же такие данные отсутствуют, то внешнюю скоростную характеристику рассчитывают, используя известные соотношения.

Для бензиновых двигателей:

(1.1)

Для четырехтактных дизелей:

(1.2)

Эффективный крутящий момент для обоих типов двигателей:

(1.3)

В указанных формулах мощность выражается в кВт, крутящий момент – в Нм, угловая скорость – в рад/с.

| следующая лекция ==>
Понятие об эксплуатационных свойствах автомобиля | Нагрузочные и регулировочные характеристики двигателя

Дата добавления: 2017-06-02 ; просмотров: 3537 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Внешняя скоростная характеристика двигателя

Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость эффективной мощности и крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива, она определяет возможности двигателя и характеризует его работу.

Эффективной называется мощность, развиваемая на коленчатом валу двигателя.

По внешней скоростной характеристике определяют техническое состояние двигателя. Она позволяет сравнивать различные типы двигателей и судить о совершенстве новых двигателей.

На внешней скоростной характеристике выделяют следующие точки, определяющие характерные режимы работы двигателя:

Nmах – максимальная (номинальная) мощность;

пN частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности;

Мmах – максимальный крутящий момент;

пм частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте;

Читайте также:  Что добавить в двигатель чтобы не сапунил

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

nmах – 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 двигался по горизонтальной дороге при максимальной мощности двигателя и начал 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%.

Из рисунка видно, что мощность и крутящий момент двигателя возрастают с увеличением частоты вращения коленчатого вала до определённых значений а затем начинают уменьшаться. Это происходит вследствие ухудшения наполнения цилиндров горючей смесью и увеличения трения. В эксплуатации большую часть времени двигатели работают в диапазоне частот вращения пмпN, 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, 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. Кроме того, давление и температура при работе двигателя на автомобиле отличаются от нормальных. 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

Внешне скоростные характеристики двигателя

Внешними называются характеристики двигателя полученные при полной подаче топлива. Независимой переменной является угловая скорость коленчатого вала ωe. В курсовом проекте строятся графики четырех внешних скоростных характеристик двигателя, примерный вид которых показан на Рис. 1…4.

Загрузка двигателя при работе его по внешней характеристике полная (Ne = N100% во всем диапазоне угловой скорости коленчатого вала) и степень загрузки двигателя в таком случае равна единице р = 1,0, поскольку:

(1)

В формуле (1): Ne – мощность двигателя в любом режиме движения, кВт, при текущем значении угловой скорости коленчатого вала ωe; N100% — мощность двигателя при полной подаче топлива и том же значении угловой скорости коленчатого вала ωe.

Первой строится внешняя характеристика мощности двигателя (Рис. 1), в зависимости от угловой скорости коленчатого вала по формуле Лейдермана:

, (2)

где Ne max – максимальная мощность двигателя, кВт; при скорости вращения коленчатого вала ωN , рад/с (ωN – в задании на проектирование); Ne – мощность двигателя, кВт, при текущем значении угловой скорости коленчатого вала ωe, рад/с и полной подаче топлива; a, b, c – коэффициенты формулы (в исходных данных).

Читайте также:  Сировский двигатель что это

Ne max — определяется по мощностному балансу при максимальной скорости движения груженого автомобиля по горизонтальной асфальтированной дороге (студенты заочной формы обучения берут Ne max из задания на проект).

Двигатель легкового автомобиля в таком режиме тратит всю мощность на преодоление: сопротивления качению Nf , сопротивления воздуха Nw и на трение в трансмиссии Nη. Определив эти три составляющие можно найти мощность двигателя при максимальной скорости движения автомобиля NVmax, кВт:

, (3)

где Vmax – максимальная скорость автомобиля, км/ч;3,6 и 46,7 – коэффициенты, переводящие скорость из км/ч в м/с; 1000 – деление на тысячу переводит ватты в киловатты; полный вес автомобиля, Н; коэффициент сопротивления качению (в данном случае он равен коэффициенту сопротивления качению ), который находится по формуле (V, км/ч):

; (4)

— коэффициент сопротивления воздуха (см. п. 9 на стр. 10); — лобовая площадь автомобиля, принимается, как 80% от произведения ширины автомобиля (без учета выступающих малогабаритных деталей) на высоту; f = 0,015; — КПД трансмиссии (см. п. 8).

Далее, из формулы Лейдермана (2) для данного режима движения (движение с максимальной скоростью):

можно определить максимальную мощность Ne max бензинового двигателя легкового автомобиля. У такого двигателя частота вращения коленчатого вала: .

У двигателей грузовых автомобилей из-за срабатывания ограничителя оборотов и у всех дизельных двигателей кривая мощности непрерывно растет до максимального значения при максимальной частоте вращения коленчатого вала, т.е. (см. формулу (3)).

Кроме того, из-за срабатывания ограничителя оборотов у двигателя грузового автомобиля, в отличие от легкового, остается запас мощности . Поэтому, его максимальная мощность определяется по формуле:

, (5)

где Nf и Nw определяются так же, как в формуле (3).

Рис. 1. Мощность двигателя.

Далее строится характеристика крутящего момента двигателя (Рис. 2). Известно, что при вращательном процессе мощность считается по формуле , где М – крутящий момент; ω – угловая скорость вращения под действием момента. Тогда крутящий момент двигателя Ме (Н·м) можно рассчитать по формуле:

, (6)

где Ne – мощность двигателя по графику Рис. 1, кВт; 1000 – коэффициент для перевода мощности из кВт в Вт.

Характеристика удельного расхода топлива (Рис. 3) строится по формуле:

, (7)

где gN – удельный расход топлива при Ne max , г/кВт·ч (берется в исходных данных, стр. 6); Кω – коэффициент, учитывающий скоростной режим работы двигателя, определяется по эмпирической зависимости:

; (8)

КN – коэффициент, учитывающий степень загрузки двигателя. Для дизельного двигателя:

, (9)

; (10)

р – степень загрузки двигателя, определяется по формуле (1). Для внешней скоростной характеристики р = 1,0, поэтому КN = 1,0 (при построении графика часового расхода топлива Рис. 17 будут также использоваться значения р отличные от единицы).

Рис. 2. Крутящий момент двигателя

Рис. 3. Удельный расход топлива

Часовой расход топлива (Рис. 4) определяется по формуле:

. (11)

В формуле (11) размерность Ne кВт, часовой расход топлива Gt кг/ч, а удельный расход топлива ge– г/кВт·ч. Коэффициент 1000 переводит граммы ge в килограммы Gt.

В дальнейшем на основании скоростных характеристик двигателя строятся характеристики автомобиля с учетом следующих зависимостей:

Скорость движения автомобиля, км/ч:

; (12)

Сила тяги на ведущих колесах, Н:

; (13)

Мощность на ведущих колесах, кВт:

, (14)

или, что то же самое:

. (15)

где Nη – мощность потерь на трение в трансмиссии, кВт.

Источник

Adblock
detector