Внешняя скоростная характеристика двигателя это зависимость

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

Внешняя скоростная характеристика

Определение тягово-скоростных свойств автомобиля

Внешняя скоростная характеристика двигателя — это зависимость мощности двигателя (N_e) и крутящего момента (М_е) от частоты вращения коленчатого вала (а).

Для построения внешней скоростной характеристики необходимо определить значения величины крутяшего момента и мощности двигателя при работе двигателя с разной угловой скоростью коленчатого вала.

Задаться пятью – шестью значениями частоты вращения коленчатого вала двигателя n_xот минимальной n_min до максимальной n_max, включая частоты при максимальной мощности n_N и максимальном крутящем моменте n_M.

Значение n_min для дизелей можно принять равным 600 об/мин, а для бензиновых двигателей800 об/мин.

Для бензиновых двигателей без ограничителя оборотов коленчатого вала n_max ≈ 1,1∙ n_N, для остальных типов двигателей n_max = n_N.

Эффективные мощность N_ex и крутящий момент M_ex на коленчатом валу двигателя определяются по формулам соответственно

N_ex = N_{e max} (aE + bE 2 — cE 3 ), (1)

M_ex = 9550 , (2)

где N_emax — максимальная эффективная мощность на коленчатом валу двигателя;

a, b, c — постоянные коэффициенты, зависящие от типа двигателя (длякарбюраторных двигателей a=b=c=1;для дизелей — а = 0,53, b = 1,56, с = 1,09);

E = n_x / n_N — степень использования частоты вращения коленчатого вала двигателя.

n_max ≈ 1,1∙ 4500 ≈ 4950 мин -1

Е₁= = 0,2 при n_min= 800 мин -1

Е₂= = 0,3 при n_x= 1500 мин -1

Е₃= = 0,6 при n_x= 2700 мин -1

Е₄= = 1при n_x= n_N= 4500 мин -1

Е₅= = 1,1при n_max= 4950 мин -1

N_ex1= 111,8×(0,2 + 0,2 2 — 0,2 3 ) = 22,8 кВт

N_ex2= 111,8×(0,3 + 0,3 2 — 0,3 3 ) = 45,5 кВт

N_ex3= 111,8×(0,6 + 0,6 2 — 0,6 3 ) = 83,2 кВт

N_ex4= 111,8×(1 + 1 2 — 1 3 ) = 111,8 кВт

N_ex5= 111,8×(1,1 + 1,1 2 — 1,1 3 ) = 109,5 кВт

M_ex1 = 9550 = 272H·м

M_ex2 = 9550 =290H·м

M_ex3 = 9550 = 294,2H·м

M_ex4 = 9550 = 237,3 H·м

M_ex5 = 9550 = 211,2H·м

Источник

Внешняя скоростная характеристика двигателя

Скоростная динамика

Внешняя скоростная характеристика двигателя представляет зависимость от частоты вращения коленчатого вала следующих параметров:

− удельного расхода топлива;

− часового расхода топлива.

Характеристика строится при условии полной подачи топлива в двигатель.

Для расчёта и построения характеристики необходимо знать следующие исходные данные:

− номинальную мощность двигателя;

− частоту вращения коленчатого вала при номинальной мощности двигателя;

− максимальный крутящий момент;

− частоту вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте.

Зависимость мощности двигателя от частоты вращения коленчатого вала можно представить в виде математического выражения [2]

(2.1)

где — максимальная мощность двигателя, Вт;

— отношение частоты вращения вала двигателя к частоте вращения, соответствующей максимальной мощности N_max. Рекомендуются значения принять равными 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2;

a, b, c — эмпирические коэффициенты, которые следует принимать для контрольного двигателя на основании таблицы 2.1.

Таблица 2.1 – Значения коэффициентов

Коэффициент	Двигатели
Карбюраторные	Дизели 4-х тактные	Дизели 2-х тактные
a b c	0,53 1,56 1,09	0,87 1,13 1,00

На основании вышеприведенного выражения (2.1) определяются крутящие моменты на валу двигателя для рассмотренных значений числа оборотов [2]

(2.2)

где – крутящий момент на валу двигателя, Нм;

– мощность двигателя, Вт;

– число оборотов вала двигателя, соответствующее этой мощности, об/с.

= 3,14.

Часовой расход топлива зависит от рабочего объема двигателя V_h и от числа оборотов вала. В общем виде для четырехтактного двигателя [4]

,

(2.3)

где G – часовой расход топлива, кг/ч;

P_o – среднее давление в двигателе, кг/см 2 ; P_o =0,85 кг/см 2 ;

V_h – рабочий объем двигателя, см 3 ;

R_возд – газовая постоянная воздуха; в расчетах R_возд = 8,31 Дж/мольК;

T_o – температура газов в цилиндре, К; T_o= 343 К;

a_m – коэффициент избытка топлива;

l_o – весовое количество воздуха;

n_д – число оборотов вала двигателя, об/с;

η_υ – коэффициент наполнения двигателя, об/с;

Для четырехтактных двигателей значение давления и температуры определяются по таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Значения P_o и T_o для карбюраторных двигателей

Степень сжатия	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0	10,0
Среднее давление при периоде впуска, кгс/см 2	0,5	0,56	0,63	0,75	0,79	0,82	0,9
Температура газов в конце впуска, ºС

Для четырехтактных дизельных двигателей давление и температура мало зависят от степени сжатия, поэтому рекомендуется в расчетах принимать P_o = 0,85 кгс/см 2 , а T_o = 70ºС.

Коэффициент наполнения двигателя зависит от нагрузки на двига­тель и числа оборотов коленчатого вала и определяется в соответствии с таблицами 2.3 и 2.4. Для различных двигателей его можно определить по соответствующим графикам и табли­цам [4].

Таблица 2.3 – Коэффициент наполнения карбюраторных двигателей

Обороты коленчатого вала, об/мин
Коэффициент на­полнения	0,70	0,79	0,81	0,83	0,78	0,76 *	0,71	0,65	0,60

Промежуточные значения коэффициента наполнения можно опреде­лить интерполяцией соседних значений чисел оборотов.

* – для двигателей, на которых установлен ограничитель числа обо­ротов, при увеличении оборотов от 3500 до 3700 (предельное значе­ние) коэффициент наполнения снижается с 0,76 до 0,48.

Таблица 2.4 – Коэффициент наполнения дизельных двигателей

Обороты коленчатого вала, об/ мин
Коэффициент наполнения	0,785	0,78	0,77	0,765	0,76	0,76	0,74	0,73	0,72	0,70

Значения числа оборотов в расчете (2.3) принимать те же, что и в формуле (2.2). Отношение a_m : l_o рекомендуется принимать в расчетах для карбюраторных двигателей 1:15, для дизельных двигателей 1:14,5.

Удельный расход топлива характеризует эффективность использования топлива в двигателе, г/Вт∙ч

(2.4)

Результаты расчетов внешней скоростной характеристики двигателя следует свести в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 – Результаты скоростной характеристики

Параметр	Единица измерения	Показатели по расчетным точкам
Частота вращения коленчатого вала	об/с
Мощность двигателя	кВт
Крутящий момент	Н·м
Часовой расход топлива	кг/ч
Удельный расход топлива	г/кВт·ч

Зависимости мощности, момента и расходов то­плива от частоты вращения коленчатого вала двигателя построить в гра­фической форме, пример представлен на рисунке 2.1. При этом обязательно нанести на соответст­вующие оси численные значения.

Проводя вычисления и представляя их результаты в графической форме, следует обратить внимание на единицы измерения параметров в форму­лах.

Рисунок 2.1 – Внешняя скоростная характеристика двигателя

Дата добавления: 2015-05-29 ; Просмотров: 2186 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник