Что такое энерция двигателя

Что такое энерция двигателя

Полезно не только гонщикам! Как сила инерции влияет на скорость автомобиля?

При дискуссиях о весе автомобиля всегда надо помнить о силе инерции вращающихся масс. Для инженеров это достаточно известное понятие. Используя математические методы можно рассчитать влияния инерции на вес, а, соответственно, и скорость автомобиля.Во время ускорения силы инерции воздействуют на вес автомобиля. Для болида нужно добавить 10% веса автомобиля, чтобы учесть вращающиеся массы.

Любой расчет подлежит практической проверке. Если при вычислениях не учесть инерцию вращающихся масс, то реальное ускорение окажется меньше расчетного. Автомобиль будет набрать обороты медленнее, чем он мог бы это делать с имеющейся у него мощностью двигателя и весом. Все что начинает двигаться требует ускорения в том направлении, которое задано, включая вращение.
Для большинства автомобилей вращающиеся массы в значительной степени являются неизменными (колеса, тормозные диски, карданные валы, дифференциалы и пр.). Они как бы увеличивают вес автомобиля, делают его более тяжелым. Если катиться накатом вниз без приложения усилий, то автомобиль тоже ведет себя как более тяжелый.
Инерция вращающихся масс изменяется линейно.
Вращение деталей двигателя (и коробки передач) отличается на различных этапах. Скорость вращения зависит от передачи. На первой передаче двигатель должен разгоняться до высоких оборотов в небольшом диапазоне числа оборотов, поэтому инерция вращающихся масс здесь оказывает большее влияние, чем на высшей передаче.
Инерция вращающихся масс помогает при переключении передач (например, со 2-й на 3-ю). Если переключение передачи произойдет быстро, то автомобиль благодаря силе инерции легко справляется с «импульсом» неожиданного снижения числа оборотов двигателя к тем, которые соответствуют этой же скорости автомобиля на более высокой передаче. Но здесь надо побеспокоиться о надежности.
Когда ускорение автомобиля ограничено пробуксовкой, мощность двигателя поможет преодолеть силу инерции вращающихся деталей трансмиссии, однако, неведущие колеса будут замедлять ускорение.
В 80-х годах в некоторых командах Ф-1начались работы по моделированию времени прохождения болидом круга. Возник вопрос о влиянии силы инерции на различные части автомобиля. Однако, в то время этот вид технической информации был недоступен.
По таким причинам, как сокращение затрат и запрещение применение непривычных материалов (которые не будут использоваться в дорожных автомобилях), регламент вынуждает производителей двигателей Ф-1 делать их относительно тяжелыми по сравнению с теми, которые можно создать. Хотя двигатели Ф-1, все равно, гораздо легче двигателей дорожных автомобилей.
В прошлом установка ограничителей оборотов двигателя, чтоб не допустить превышение нормы, стола проблемой для некоторых силовых агрегатов Ф-1 (тогда инженеры имели меньше знаний, но больше свободы). Простое (грубое) устройство по ограничению оборотов прекращало подачу искры к определенным цилиндрам, когда скорость вращения коленвала превышала разрешенную, до тех пор, пока число оборотов не становилось ниже критического уровня.
У легкого двигателя достаточно было одного поршня, создающего более высокие обороты при ненагруженном двигателе, чтобы направить двигатель в «красную зону». Поэтому инженеры изобрели инструменты, чтобы ограничить ускорение двигателя. Такая защита была принята создателями регламента и использовалась в гонках. Были применены эффективная установка угла опережения зажигания, снижение искрообразования и т.п. Двигатель стал представлять более тяжелый агрегат. Тогда вес не учитывался вместе с весом автомобиля. И все же движущиеся части автомобиля были достаточно легкими.
Затем инженеры стали задумываться не только об ограничении ускорения двигателя. Возникла идея об управлении сцеплением шин с дорогой на первой передаче. С помощью пилота регулируется необходимая степень ускорения. Используется 1-я передача, потому что ускорение на первой переде будет действительно медленным, если на 2-й передаче будет настроено ограничение ускорения.
Пилоты 90-х годов жаловались на неудобства. Они хотели, чтобы они использовали 2-ю или лучше 3-ю передачу, где они могли бы управлять сцеплением шин с дорогой, хотя теоретически это было невозможно.
Почему это так происходит, поясняется следующим. На одной из гонок инженеры столкнулись с проблемой большого пропуска зажигания на трассе. Инженеры впустую проверяли электронику, провода, свечи зажигания. Но в действительности причиной стало прогорание поршней. Почему же это произошло.
Тогда была механическая система впрыска очень простая по своей сути. Фиксированный объем топлива впрыскивается в двигатель во время каждого цикла (за два оборота коленвала). Объем топлива изменялся с помощью кулачка распределительного вала, который регулировал этот объем в зависимости от положения дроссельной заслонки и небольших изменен6ий числа оборотов. «Карты двигателя» применяемые на современных болидах, тогда были невозможны. Во время гонки к повышенному атмосферному давлению (была территория высокого давления) добавлялась низкая температура (гонка была ячной ночью). Эти два фвктора (высокое давление и низкая температура) увеличивали плотность воздуха, а двигатель с его ограниченным потоком топлива вращался слишком медленно. Это и явилось причиной поломок.

Читать еще:  Характеристика двигателей fiat ulysse

Карбюраторы могут справляться с этой проблемой легче, чем ранние системы впрыска топлива, если те были плохо отрегулированы. Необходимость реагировать на чрезмерное изменение плотности воздуха является хорошо понятной проблемой для двигателей дорожных автомобилей. Они должны одинаково хорошо работать на большой высоте относительно уровня моря, в различных условиях жаркого и холодного климата.
Двигатели Ф-1 также должны быть отрегулированы (топливо, воспламенение) в зависимости от окружающей среды. Сегодня лямбда-зонд (датчик количества кислорода в отработавших газах) используется совместно с электронной системой впрыска топлива, чтобы замерить содержание топливно-воздушной смеси после сгорания.
Даже с механической системой, чтобы препятствовать тому, что произошло (прогорание поршней) необходимо настроить карту двигателя, базирующуюся на измерении температуры и давлении воздуха, поступающего в двигатель (что влияет на плотность воздуха). В идеале также нужно измерить влажность и температуру топлива. Поскольку разрешено замерять атмосферное давление, то имеется все необходимое, чтобы определять предел ускорения оборотов двигателя на любой передаче.
Это делается так. Датчик атмосферного давления должен измерять давление внутри воздухозаборника, потому, что это тот воздух, который засасывает двигатель. Воздухозаборник тщательно сконструирован таким образом, чтобы в полной мере воспользоваться скоростным движением болида вперед и захватить как можно больше воздуха. Тем самым увеличивается плотность воздуха.
Не разрешены датчики, которые могли бы сообщать блоку управления двигателем (ECU) на какой передаче двигается автомобиль. Тем не менее, при испытаниях на трассе можно использовать зависимость изменения давления в воздухозаборнике от скорости автомобиля, чтобы установить передачу. Если давление при движении на «Х» выше уровня окружающей среды, которое было на старте, значит автомобиль вероятно на такой-то передаче. Процесс можно усовершенствовать. Надо знать обороты двигателя (просто другой его параметр). Это быстрый контроль тяговых усилий.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Момент — инерция — двигатель

Кратность момента инерции механизма главного привода к моменту инерции двигателя составляет от Мжш % для токаР — ных станков до J / J 3 — 5 — 5 для сверлильных. Поэтому время переходных процессов относительно велико. Однако его можно значительно снизить при пуске с повышенным напряжением на якоре и обеспечении прямоугольной диаграммы тока во всем диапазоне изменения частоты вращения. Поэтому преобразователи в якорном канале для приводов главного движения должны иметь большой запас по напряжению, для них больше всего подходят двигатели с низким номинальным напряжением якоря — 110, 220, 340 В. [16]

Момент инерции насосного агрегата пожарного автомобиля складывается из момента инерции двигателя , рабочего колеса насоса, вала и трансмиссии. [17]

Параметрами такой системы являются следующие величины: J — момент инерции двигателя и нагрузки, приведенный к выходному валу; Mv — коэффициент вязкого трения, приведенный к выходному валу; Мн — момент внешней нагрузки; Мдр — вращающий момент на валу двигателя; i — передаточное число редуктора; Qex-Qeblx — угол рассогласования; Мтр — момент сухого трения, приведенный к выходному валу. [18]

Так как в расчет введены приведенные значения демпфирования и момента инерции двигателя , то общая требуемая мощность является функцией передаточного числа. Описанные ниже приемы позволяют проверить, может ли двигатель развить указанную выше мощность PL и одновременно определить оптимальное передаточное число. Момент двигателя Т, соответствующий скорости v, может быть определен из кривой характеристики скорость — момент. [20]

Рабочие характеристики снимают при различных сочетаниях включаемых обмоток, моментах инерции двигателя и нагрузки и пр. [21]

Если зазоры относительно невелики и приведенный момент инерции не превышает момента инерции двигателя ( — у е 2), специального формирования плавного выбора зазоров обычно не требуется. При этом удовлетворительная плавность выбора зазоров обеспечивается формированием оптимальной зависимости М f ( t) с ограниченной производной и максимальным значением. [22]

Читать еще:  Все характеристики двигатель 11193

При вычислении суммарного приведенного момента инерции привода следует учесть, что моменты инерции двигателя и шкива трения суммируются непосредственно, поскольку они находятся на одном валу. Моменты инерции направляющих шкивов необходимо привести к валу двигателя, так как скорости их различны. Кроме того, должен быть прибавлен приведенный момент инерции масс, движущихся поступательно. [23]

Нм; / — момент инерции привода, включающий в себя момент инерции двигателя JaB и приведенный к валу двигателя момент инерции механизма / пр ( см. разд. [25]

Следует отметить, что конвейеры принадлежат к инерционным механизмам, в которых момент инерции двигателя составляет лишь ( 0 03 — 0 1) JK, где JK — суммарный момент инерции конвейера. [27]

При определении момента инерции, приведенного к скорости вала двигателя, следует учитывать моменты инерции двигателя , всех звеньев передачи, а также момент инерции исполнительного механизма. Для приведения моментов инерции звеньев привода к скорости вала двигателя заменяют действительную систему, содержащую все перечисленные звенья, условной эквивалентной системой, состоящей из одного звена. Такая замена правомерна лишь в том случае, если запасы кинетической энергии действительной и эквивалентной систем равны. [28]

Время пуска и торможения такого привода с приведенным моментом инерции механизма, равным моменту инерции двигателя , не должно превышать 0 1 с. Привод должен обеспечивать позиционирование с точностью до 1 мкм за секунду. Жесткие требования выдвигаются также к равномерности перемещений на пониженных скоростях. [29]

В работе [107] рассматривается частный случай оптимальной следящей системы, в которой можно пренебречь моментом инерции двигателя и моментом нагрузки на выходном валу. Для вывода расчетных формул и иллюстрации движения системы используется энергетическая плоскость. [30]

Смысл низкой инерции и высокой инерции сервомотора

Значение низкой инерции и высокой инерции серводвигателя

Момент инерции = радиус вращения * качество

Низкая инерция заключается в том, что двигатель относительно плоский, а инерция шпинделя мала. Когда двигатель многократно работает с высокой частотой, инерция мала, а тепло мало. Поэтому двигатели с малой инерцией подходят для высокоскоростного движения с возвратно-поступательным движением . Но общий крутящий момент относительно небольшой. Сервомоторы с высокой инерцией относительно велики и имеют большие крутящие моменты, которые подходят для большого крутящего момента, но не очень быстрого возвратно-поступательного движения. Из-за высокой скорости движения, чтобы остановить, сервопривод должен генерировать большое напряжение обратного привода, чтобы остановить эту большую инерцию, а тепло очень велико.

Инерция является мерой инерции твердого тела, вращающегося вокруг оси. Момент инерции — это физическая величина, характеризующая вращательную инерцию твердого тела. Это связано с массой и качеством твердого тела относительно распределения вала. (Жесткое тело относится к объекту, который не изменяется в идеальных условиях). Когда он выбран, он сталкивается с инерцией двигателя, что также является важным показателем серводвигателя. Это относится к самой инерции самого ротора сервомотора , что очень важно для ускорения и замедления двигателя. Если инерция плохо согласована, движение двигателя будет очень неустойчивым.

Вообще говоря, двигатель с малой инерцией обладает хорошими характеристиками торможения, и реакция запуска и ускорения останавливается быстро, а высокоскоростное возвратно-поступательное свойство хорошо. Он подходит для некоторых случаев легкого и высокоскоростного позиционирования, таких как некоторые прямолинейные высокоскоростные настройки . Двигатели среднего и большого инерционного типа подходят для применений с высокими нагрузками и высокими требованиями к стабильности, такими как некоторые механизмы кругового движения и некоторые отрасли станков.

Если груз большой или характеристики ускорения относительно велики, а двигатель с малой инерцией выбран, моторный вал может быть поврежден слишком сильно. Выбор должен основываться на размере нагрузки, величине ускорения и т. Д. Выберите, в общем руководстве по выбору имеется соответствующая формула расчета энергии.

Драйвер серводвигателя реагирует на серводвигатель. Оптимальным значением является отношение инерции нагрузки к инерции ротора двигателя. Максимум не может превышать пять раз. Благодаря конструкции механической трансмиссии вы можете сделать отношение инерции нагрузки к инерции ротора двигателя близко к одному или менее. Когда инерция нагрузки действительно велика, механическая конструкция не может сделать отношение инерции нагрузки к инерции ротора двигателя менее чем в пять раз. Двигатель с большой инерцией ротора называется так называемым большим двигателем инерции. Чтобы использовать двигатель с большой инерцией, мощность сервопривода должна быть больше, чтобы достичь определенной реакции.

Читать еще:  Что такое двигатель valvetronik

Инерция и система Старт-Стоп

Система Старт-Стоп с функцией движения по инерции от Bosch позволяет водителям автомобилей с ДВС часть поездки двигаться в бесшумном режиме с нулевыми выбросами. Инновационная технология останавливает работу двигателя во время движения, сокращая расход топлива. Выключение происходит каждый раз, когда автомобиль может двигаться по инерции, например, на небольшом спуске. Для повторного запуска водителю достаточно надавить на педаль газа.

Исследователи Bosch установили, что 30% пути двигатели внутреннего сгорания работают вхолостую. Это значит, что треть любой поездки автомобиль мог бы двигаться по инерции. Движение в таком режиме не учитывается по европейскому стандарту измерения расхода топлива NEDC. Однако в реальных дорожных условиях система способна обеспечить экономию топлива на уровне 10%. «Система Старт-Стоп с функцией движения по инерции позволяет значительно сократить расход топлива и при этом может работать с любым типом ДВС», – поясняет д-р Рольф Буландер, член Совета правления «Роберт Бош ГмбХ».

Инновационность системы заключается в использовании современного программного обеспечения, способного эффективно анализировать поступающие с датчиков данные. В дополнение к этому, в ней используется стартер повышенной надежности, рассчитанный на многократные и быстрые запуски двигателя. Система не требует большого числа дополнительных компонентов для установки, за счет чего её можно легко интегрировать в любой существующий автомобиль.

Оценить преимущества применения новой технологии вскоре смогут автовладельцы всего мира, вне зависимости от того, водят ли они дизельные автомобили в Европе, бензиновые в Северной Америке или машины, работающие на газе в Азии. Немаловажное значение играет и забота об окружающей среде. Ведь меньшее потребление топлива предполагает снижение выбросов CO2. В 2012 году в Германии было продано около трех миллионов новых авто. При этом среднестатистическая машина за год проезжает не менее 11 500 км. Если бы каждый новый автомобиль был укомплектован системой отключения двигателя при движении по инерции, то на каждом километре выбрасывал бы на 10 грамм CO2 меньше. То есть, теоретически за год уровень выбросов CO2 снизился бы на 30 000 тонн.

Благодаря использованию трансмиссий с роботизированными сцеплениями, на некоторых автомобилях уже сейчас применяется «облегченная» версия системы движения по инерции, переводящая двигатель на холостой ход, когда водитель отпускает педаль газа. Тем не менее, хотя автомобиль и движется в таком случае накатом, двигатель все равно продолжает потреблять топливо. Системы Старт-Стоп от Bosch, получившие широкое распространение во всем мире, работают иначе и отключают двигатель полностью.

Первое поколение систем выключало двигатель только при полной остановке автомобиля, тогда как более продвинутая версия глушит мотор еще до момента остановки – пока автомобиль движется накатом, например, приближаясь к красному сигналу светофора. При этом новейшая версия системы отключает двигатель не только перед остановкой, но и каждый раз, когда водитель убирает ногу с педали газа. Это позволяет экономить еще больше топлива. «Система Стар-Стоп с функцией движения по инерции станет такой же стандартной опцией для большинства автомобилей, как и кондиционер», – уверен д-р Буландер.

Bosch внедряет решения для экономии топлива во многие инновационные продукты. Одним из показательных примеров может служить электронное сцепление eClutch, которое делает возможным использование системы Старт-Стоп даже на автомобилях с механической коробкой передач. Функция движения по инерции также доступна в качестве дополнительной опции на базовом гибриде от Bosch – системе Boost Recuperation System, – и помогает экономить ей еще больше топлива. Оснащенный более мощным генератором и компактным литий-ионным аккумулятором, этот 48-вольтный гибрид экономит около 15% топлива исключительно за счет электротяги.

С системой Старт-Стоп с функцией движения по инерции расход может сократиться еще на 10%, то есть суммарно на 25%. Новая система с функцией движения по инерции может работать в сочетании с любым ДВС или гибридной установкой и применяться на большинстве современных моделей автомобилей. Это одна из причин, по которой она удостоилась титула «Самая инновационная технология» в категории «Зеленые технологии» на ежегодном мероприятии «Обед для победителя» (Dinner for Winner), который проводил немецкий автомобильный журнал Automobil Produktion.

  • Информация компании
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector