 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
Внешняя скоростная характеристика двигателя.
Основной силой, движущей автомобиль, является сила тяги, приложенная к его колесам. Она возникает вследствие работы двигателя и взаимодействие колес с дорогой. Сила тяги в первую очередь зависит от внешней скоростной характеристики двигателя. Внешняя скоростная характеристика двигателя – это зависимость изменения крутящего момента Ме и мощности Nе, развиваемой на коленчатом валу двигателя от его угловой скорости ωе (рад/с, с-1) или частоты вращения nе (об/мин). Внешняя скоростная характеристика двигателя показана на рис. 2.1.
рис. 2.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя: 1 - зависимость изменения крутящего момента Ме(ωе), развиваемого на коленчатом валу двигателя от угловой скорости ωе его вращения; 2 - зависимость изменения мощности Nе(ωе), развиваемой на коленчатом валу двигателя от угловой скорости ωе его вращения; Mmax – максимальный крутящий момент развиваемой на коленчатом валу двигателя; Nmax -максимальная мощность развиваемая на коленчатом валу двигателя; MN - крутящий момент развиваемой на коленчатом валу двигателя при максимальной мощности; NM -мощность развиваемая на коленчатом валу двигателяпри максимальном крутящем моменте; ωmax – максимальная угловая скорость вращения коленчатого вала; ωN - угловая скорость вращения коленчатого валапри максимальной мощности; ωM -угловая скорость вращения коленчатого валапри максимальном крутящем моменте; ωmin - минимальная угловая скорость вращения коленчатого вала. Основным показателем внешней скоростной характеристики двигателя является крутящий момент, развиваемый на коленчатом валу при определенной частоте вращения (подробно см. курс «Теория двигателя»). На малых оборотах работы двигателя скорость движения поршня в цилиндре невысока, время рабочего хода поршня большое и значительная часть тепла, получаемого от сгорания топлива, рассеивается через стенки цилиндра, сила давления газов в цилиндре снижается, крутящий момент Ме на коленчатом валу двигателя падает. При увеличении скорости вращения коленчатого вала силы инерции, действующие на КШМ, возрастают в квадрате от скорости и крутящий момент Ме также снижается. В общем виде, приближенно, крутящий момент есть функция от разности между силами давления газов в цилиндре и силами инерции, действующими на кривошипно-шатунный механизм двигателя
где РГ - сила давления газов на поршень в цилиндре двигателя; РИ – суммарная сила инерции, действующая на кривошипно-шатунный механизм двигателя. Вторичным показателем внешней скоростной характеристики является мощность, развиваемая на коленчатом валу двигателя, которую определяют как произведение крутящего момента Ме на угловую скорость ωе вращения коленчатого вала:
При измерении мощности в киловаттах:
в лошадиных силах:
Из графиков рис. 2.1 следует, что максимумы функций Ме(ωе) и Nе(ωе) не совпадают. Например, карбюраторные двигатели автомобилей ВАЗ – 2101…2107 объемом 1,2…1,6л развивают максимальный крутящий момент 120…140 Нм при частоте вращения коленчатого вала 3500…3800 об/мин, а максимальную мощность 62…77л.с при частоте вращения 5500…5800 об/мин. Для оценки тягово-скоростных свойств автомобиля большое значение имеет характер кривой Ме(ωе), имеющей максимум (рис.2.1) при скорости вращения ωM < ωN.Если ωе > ωM, то увеличение нагрузки на двигатель, вызывая падение скорости вращения коленчатого вала, приведет к возрастанию Ме. При этом двигатель автоматически приспосабливается к изменению нагрузки, т. е. работает устойчиво. При одном и том же изменении нагрузки изменение скорости вращения коленчатого вала, а следовательно, и связанной с ней скорости движения автомобиля, будут тем меньше, чем выпуклее кривая Ме(ωе), т. е. чем больше в каждой ее точке производная dМе/dωе. Пределы изменения нагрузки на двигатель, соответствующей его устойчивой работе, т. е. способности автоматически приспосабливаться к изменениям нагрузки на колесах оценивают запасом крутящего момента М3(%)
Отношение Мтах/МN = kм называют коэффициентом приспосабливаемости по крутящему моменту, a ωN /ωM = kω, коэффициентом приспосабливаемости по скорости вращения или по оборотам. Чем выше kм, тем шире диапазон устойчивой работы двигателя. Практика показывает, что увеличение kмпри неизменном значении ωNулучшает топливную экономичность автомобиля. Внешнюю скоростную характеристику определяют экспериментально следующим образом. Обкатанный отрегулированный двигатель устанавливают на тормозной стенд, запускают и дают «полный газ» при этом замеряют его максимальные обороты. Далее тормозным стендом нагружают коленчатый вал определенным крутящим моментом, обороты двигателя при этом снижаются. Фиксируя величину крутящего момента и обороты двигателя по точкам строят зависимость Ме(ωе). Затем используя формулу
вычисляют мощность развиваемую двигателем и строят график Nе(ωе). Различают полную и частичную внешние характеристики двигателя. Полную определяют при полностью открытой дроссельной заслонке карбюраторного (воздушной заслонки инжекторного) двигателей или при полной подаче топлива дизельного двигателя. Частичную – при их частичных положениях. В реальных условиях эксплуатации полная внешняя характеристика двигателя используется достаточно редко, при разгоне автомобиля или при преодолении подъемов. В основном, управляя педалью «газа» водитель принуждает двигатель работать на частичных характеристиках или на режимах переходных с одной частичной характеристики на другую. При проведении испытаний двигателей внешнюю скоростную характеристику определяют по разным методикам. Внешнюю скоростную характеристику нетто (чистую), а соответственно и мощность и момент получают на испытаниях при всех или почти всех подключенных потребителях. Внешняя характеристика брутто определяется стендовыми испытаниями двигателей, при которых снимают или отключают часть вспомогательного оборудования двигателя, работа которого сопряжена с потерями мощности. В том числе глушителя, генератора, водяного насоса, вентилятора и других потребителей (потребляющих от 10 до 20 % мощности), вместо которых к двигателю подключают внешние системы охлаждения, электрообеспечения, смазки и т.д. В таблице 2.1 показаны комплектация и стандартные условия стендовых испытаний двигателей в некоторых странах
Таблица 2.1 Комплектация и стандартные условия стендовых испытаний двигателей
При отсутствии экспериментальных зависимостей используют эмпирические формулы, позволяющие по известным значениям ωе и Nе построить всю кривую. Наиболее распространена формула:
Поиск по сайту: |
,
.
,
.
, кВт