Внешней скоростной характеристикой двигателя называется

Внешняя скоростная характеристика двигателя

тяговый приемистость автомобиль выбег

Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость мощности двигателя от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива или горючей смеси. На внешней скоростной характеристике приводится также зависимость крутящего момента

от частоты вращения коленчатого вала .

По формуле (1) находят значение крутящего момента при максимальной мощности двигателя:

, (1)

где Nemax – максимальная мощность двигателя, кВт;

nN – частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности, об/мин.

Далее находят коэффициент приспособляемости по моменту:

, (2)

где Memax – максимальный крутящий момент, Н∙м;

MeN – величина крутящего момента при максимальной мощности, Н∙м.

Коэффициент запаса крутящего момента:

(3)

Коэффициент приспособляемости по частоте определяется:

(4)

Так как двигатель дизельный и установлен на грузовом автомобиле, то он снабжен ограничителем максимальной частоты вращения коленчатого вала, следовательно коэффициенты «а», «b» и «с» нужно вычислять по формулам:

; (5)

(6)

. (7)

После определения коэффициентов a, b и c проводится их проверка по формуле (8):

0488 + ×1,845 – ×1,333 = 1.

По формуле (9), задавшись значением частоты вращения , находят величину мощности . В качестве начального значения принимают об/мин.

(9)

По формуле (1а) находят величину крутящего момента , соответствующую об/мин:

(1а)

Далее вычисления проводятся для всех значений . Результаты вычислений параметров внешней скоростной характеристики двигателя представлены в таблице П. 1. После этого строят внешнюю скоростную характеристику двигателя (рис. 1).

Рис. 1 Внешняя скоростная характеристика двигателя с ограничителем частоты вращения коленчатого вала: 1 – Ne=f(V); 2 – Me=f(V)

Автотранспорт и современная Тува
В отсутствии железнодорожного сообщения автомобильный транспорт в Республике Тыва до сегодняшнего дня является основным видом транспорта по перевозке пассажиров и грузов. Существующие на современном этапе предприятия автомобильного транспорта: МУП «Кызылское «АТП», МУП «Ак-Довуракское «ПАТП», МУП «Хову-Аксынское АТП», ОАО ГААО-2, ОАО «Тываводмелиорация», ОАО «Тыварестопсбыт», АТП -1, Туваагропромстрой и т.д. С вводом в эксплуатацию железной до .

Оптимизация лонжерона лопасти несущего винта вертолета
В работе оптимизируется лонжерон лопасти несущего винта легкого вертолета. Характеристики вертолета представлены в таблице 2.1. Таблица 2.1 – Характеристики легкого вертолета Тип Легкий двухместный вертолет нормальной схемы Нормальная взлетная масса, кг 570 Максимальная взлетная масса, кг 650 Диаметр НВ, м 6,84 Количество лопастей НВ, шт 3 Количество лопастей рулевого винта, шт 2 Втулка НВ .

Компоновка кухни и буфетов
Для обеспечения питания пассажиров на самолете от количества пассажиров 500 человек предполагаем 4 кухни. Они размещены на первом и на втором этажах, и имеют отдельную грузовую дверь. Кухни и буфеты нельзя размещать вблизи туалетов или совмещать с гардеробами. Общий объем кухни : Vк = 0,11.nпас = 0,11.500 = 55 м3 Площадь : Sк = Vк/hк hк высота кухни : hк = 2,м Sк = 55/2 = 22,5 м2 Количество пищи на одного пассажира: завтрак, обед и ужин .

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Внешняя скоростная характеристика

Характер кривых Ne, 7WK, ge и GT на регуляторной характеристике в диапазоне частот вращения от пн до пт п ( корректорная ветвь) примерно такой же, как и на внешней скоростной характеристике . [46]

Абсолютная внешняя скоростная характеристика карбюраторных двигателей принципиально ничем не отличается от кг / сп внешней скоростной характеристики, и двигатель может работать на обеих характеристиках без каких-либо вредных последствий. [47]

Внешняя скоростная характеристика Ne f ( п) карбюраторного двигателя представлена на фиг. Абсолютная внешняя скоростная характеристика карбюраторных двигателей принципиально ничем не отличается от внешней скоростной характеристики, и двигатель может работать на обеих характеристиках без каких-либо вредных последствий. [48]

Внешнюю скоростную характеристику карбюраторного двигателя получают путем его испытания при разных числах оборотов и работе на богатой смеси с полностью открытой дроссельной заслонкой. [50]

Работа дизельного двигателя с дымлением недопустима, так как при этом происходит быстрый выход из строя форсунок и закоксовы-вание поршневых колец. Поэтому внешняя скоростная характеристика обычно ограничивается пределом дымления. [51]

Перечисленные двигатели, в число которых не включены двухтактные дизели как редко применяемые, имеют свои специфические особенности протекания процессов рабочего цикла, в частности наполнения и сгорания. Вследствие этого внешние скоростные характеристики данных типов двигателей , при одинаковых максимальной мощности и числе оборотов, протекают по-разному. [52]

Скоростная характеристика, соответствующая полному открытию дроссельной заслонки карбюраторного двигателя или полной подаче топливного насоса дизельного двигателя, называется внешней скоростной характеристикой двигателя. Таким образом, внешняя скоростная характеристика определяет наибольшие мощности, которые можно получить от данного двигателя при различных частотах вращения коленчатого вала. [53]

Данные для построения внешней скоростной характеристики , как уже отмечалось, определяют при испытании двигателя в лаборатории. [54]

На рис. 197, б изображены кривые крутящего момента двигателя при работе с двухрежимным регулятором. Кривая 8 соответствует внешней скоростной характеристике дизеля , кривые 9 — 11 — его частичным скоростным характеристикам. Такое изменение крутящего момента в зоне малых частот вращенпя обусловливает устойчивую работу дизеля на холостом ходу. [56]

Если орган управления установлен на полную подачу топлива, то характеристики М f ( n) и Ne f ( n) называются внешними скоростными характеристиками двигателя. Кроме того, если внешняя скоростная характеристика получена при оптимальных значениях всех влияющих на величины М и Ne параметров процесса, то каждая из указанных характеристик называется абсолютной внешней скоростной. [57]

Если орган управления установлен на полную подачу топлива, характеристики М f ( п) и Nе f ( n ] носят название внешних скоростных характеристик двигателя. Кроме того, если внешняя скоростная характеристика получена при оптимальных значениях всех влияющих на величины М и N е параметров процесса, то характеристика называется абсолютной внешней скоростной. [58]

Это режимы, соответствующие разгону, установившемуся движению, торможению двигателем ( принудительный холостой ход) и собственно холостому ходу. Весь диапазон возможных режимов ограничивается внешней скоростной характеристикой карбюраторного двигателя jpuc. В этой зоне двигатель работает при составе смеси, близком к стехиометрическому ( а х 1), с наибольшей полнотой сгорания и образованием наименьшего количества продуктов неполного сгорания топлива. [60]

Раздел 5. Расчет теоретических характеристик двигателя

РАСЧЕТ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ

Энергия, вырабатываемая двигателями внутреннего сгорания, используется потребителями (тракторами и автомобилями) с самым различным характером изменения потребляемой мощности, который определяется условиями их эксплуатации.

Двигатель должен работать в широком диапазоне изменения частоты вращения и мощности (крутящего момента). Этот диапазон определяется допустимыми условиями работы двигателя и потребителя и может быть ограничен различными факторами: тепловой и механической напряженностью деталей двигателя, условиями протекания рабочего процесса и др. Например, минимальный допустимый скоростной режим определяется условиями устойчивой работы двигателя.

На каждом скоростном режиме эффективная мощность (крутящий момент) двигателя может изменяться от нуля (холостой ход) до максимального значения, которое может развивать двигатель.

Мощность при заданном скоростном режиме изменяют органом управления. Таким органом в бензиновом двигателе является дроссельная заслонка, а в дизелях – специальное устройство топливного насоса, при помощи которого изменяют подачу топлива за цикл. Каждому положению органа управления соответствует вполне определенная характеристика изменения мощности или крутящего момента в зависимости от частоты вращения.

Имея подобные характеристики для нескольких положений органа управления, можно получить все поле возможных режимов работы двигателя.

Для оценки динамических и экономических показателей тракторных и автомобильных двигателей, а также транспортных средств в целом, на которые они устанавливаются, необходимо знать характер изменения их основных показателей в функции частоты вращения коленчатого вала или нагрузки:

Ne ,Gт , ge и Mк = f(n) или Gт , ge , Mк и n = f(Ne).

При отсутствии реальных, полученных экспериментальным путем, характеристик прибегают к их отысканию расчетным путем.

При построении теоретических (расчетных) характеристик двигателя могут быть применены следующие способы.

1. Применяют закон изменения всех показателей, которые обычно оцениваются при проведении теплового расчета, а именно:

Ра, Рz, Тс, Тс’, a , hv , Tz , n1, n2, x

в функции от частоты вращения или нагрузки.

Исходя из этих данных, проводят для нескольких (пяти-семи) значений частоты вращения n тепловые расчеты двигателя (расчеты рабочего цикла), основные размеры которого определены для номинального режима работы. На основании данных, полученных из тепловых расчетов, строят кривые: Ne ,Gт , ge и Mк = f(n) или Gт , ge , Mк и n = f(Ne).

2. Используют эмпирические зависимости, для которых исходными данными являются показатели номинального режима работы двигателя, полученные из теплового расчета.

Первый способ связан с большим объемом расчетных операций, что обуславливает целесообразность его применения с использованием ЭВМ. При этом необходим большой объем информации по характеру (закономерности) изменения целого ряда исходных параметров, величина которых меняется в функции частоты вращения и мощности двигателя.

Второй способ построения характеристик сводится к воспроизведению среднестатистической геометрической формы кривых и как следствие этого не требует большого объема расчетных работ.

Построение внешней скоростной и регуляторной характеристик двигателя по второму способу рассмотрим раздельно с использованием ниже указанных значений частот вращения (мин -1):

nmin – минимальная устойчивая частота вращения, которая достигается при полной нагрузке без риска остановки двигателя;

nн — номинальная частота вращения вала двигателя;

nN — частота вращения вала двигателя, которой соответствует максимальное значение мощности Ne max ;

nM — частота вращения вала двигателя при максимальном значении крутящего момента Mк max ;

nх max — максимальная частота вращения при работе двигателя на холостом ходу;

nразн — максимально возможная частота вращения вала двигателя, которая может быть достигнута на холостом ходу при положении органа управления режимом работы, соответствующем максимальному (полное открытие дроссельной заслонки бензинового ДВС или постоянное положение рейки топливного насоса высокого давления дизеля), так называемый «разносный» режим работы.

Предельные значения частот вращения ( мин-1) характерных скоростных режимов для различных двигателей приведены в таблице 1.

Таблица 1

(0,4…0,7) nн

(0,5…0,8) nн

nх max

(1,05…1,15) nн

(1,05…1,1) nн

nразн

(1,5…2) nн

Построение внешней скоростной характеристики двигателя.

Скоростной характеристикой двигателя называется зависимость мощностных (Ne, Мк, Ре) , экономических (Gт , ge) , токсических и других показателей двигателя от частоты вращения коленчатого вала при постоянном положении органа управления режимом его работы.

Характеристика двигателя, полученная при полном открытии дроссельной заслонки (для бензинового ДВС) или положении рычага управления топливного насоса высокого давления (ТНВД) на упоре (для дизеля), называется внешней, а при промежуточном их положении – частичной скоростной характеристикой.

Построение внешней скоростной характеристики для автомобильных бензиновых двигателей и дизелей проводится в диапазоне частот вращения от nmin до nн .

При известных (предварительно определенных тепловым или тяговым расчетом) значений номинальной (максимальной) мощности Ne н (Ne max ) и соответствующих им частот вращения nн (nN ), расчетные значения эффективной мощности двигателя Ne ,кВт, для произвольного (в пределах рабочей зоны характеристики) значения частоты вращения вала n, мин-1 , могут быть определены по следующим эмпирическим зависимостям:

для бензиновых двигателей

Ne = Ne max n / nN [ 1 + n / nN – (n / nN)2 ] ; (1)

для дизелей с неразделенными камерами сгорания

Ne = Ne н n / nн [ 0,87 + 1,13 n / nн – (n / nн)2] ; (2)

для дизелей с вихревой камерой сгорания

Ne = Ne н n / nн [ 0,7 + 1,13 n / nн – (n / nн)2] . (3)

В приведенных выше выражениях Ne max и Ne н – соответственно максимальная и номинальная (определенная тепловым или тяговым расчетом) эффективная мощность, кВт для соответствующей частоты вращения вала двигателя .

Обычно для бензиновых двигателей Ne max = (1,04…1,08) Ne н , а соответствующая этой мощности частота вращения вала nN = (0,8…0,95) nн .

Если максимальная эффективная мощность двигателя равна номинальному значению (для бензиновых ДВС с ограничением предельной частоты вращения и для всех дизелей), то Ne max = Ne н и nN = nн .

Для автомобильных бензиновых двигателей можно пользоваться также единой (статистической) относительной скоростной характеристикой, которая представляет собой кривую изменения отношения Ne / Ne max (или Ne / Ne н для случая наличия ограничения предельной частоты вращения, когда Ne max = Ne н), а также ge/ge N (или ge/ge н) в функции n /nN ( или n /nн). Эти отношения в табличной форме представлены ниже:

Таблица 2

n /nN (n /nн), %

ge/ge N (ge/ge н), %

Nе / Ne max(Ne / Ne н) , %

Для четырехтактных дизелей соотношения между относительными значениями частоты вращения вала и мощностью следующие:

Здесь n – задаваемое (в пределах рабочей зоны) для каждого расчетного режима значение частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Таблица 3

Ne / Ne н , %

По расчетным значениям мощности строится кривая, отображающая функцию Ne = f(n).

Кривая, отображающая характер изменения крутящего момента Мк = f(n), строится согласно выражению

Мк = 9550 Ne/n . (4)

Удельный эффективный расход топлива ge , г /(кВт . ч), может быть определен по приведенной выше таблице 2 (для бензиновых двигателей) или по следующим эмпирическим зависимостям:

для бензиновых двигателей

ge = geN [ 1,2 — n / nN + 0,8 (n / nN)2 ] ; (5)

ge = geн [ 1,55 – 1,55 n / nн + (n / nн)2 ] , (6)

где geN , geн , г /(кВт . ч) – соответственно удельный эффективный расход топлива при максимальной и номинальной мощностях.

Для бензиновых двигателей geN =(0,85…0,95) geн .

Часовой расход топлива, кг/ч , определяется по формуле:

Gт = ge . Ne . 10-3 . (7)

Обычно полученные при выполнении расчетов данные для удобства построения кривых внешней скоростной характеристики двигателя предварительно заносятся в таблицу.

n, мин-1

Ne, кВт

Мк, Н.м

Gт , кг/ч

ge , г/(кВт.ч)

На рис.1-а и б показаны примеры построения внешних скоростных характеристик бензинового двигателя и дизеля.

По данным построенной характеристики определяется коэффициент приспособляемости двигателя:

к = Мк маx / МкN (8)

Для бензиновых двигателей по внешней скоростной характеристике коэффициент приспособляемости к = 1,1…1,4; для дизелей к = 1,12…1,17. Чем выше коэффициент приспособляемости двигателя, тем лучше динамические качества транспортного средства.

Построение регуляторной характеристики дизеля.

Согласно требованиям ГОСТ 18509-88 внешнюю скоростную характеристику дизеля следует снимать при положении органа управления регулятором частоты вращения, соответствующем номинальному, то есть при положении рычага управления регулятором на упоре.

В реальных условиях эксплуатации автомобильные, тракторные и комбайновые двигатели работают при одновременном изменении нагрузки и частоты вращения коленчатого вала. Автоматическое регулирование подачи топлива в зависимости от изменения внешней нагрузки и, соответственно, частоты вращения, осуществляется всережимным регулятором. Изменение показателей двигателя при работе с регулятором оценивается по регуляторным характеристикам. Регуляторная характеристика является основной паспортной характеристикой.

Регуляторной характеристикой дизеля называется зависимость мощностных (Мк, Ne), экономических (Gт, ge) и других показателей двигателя от частоты вращения вала при фиксированном положении рычага управления регулятором на упоре.

Кроме того, регуляторные характеристики могут быть представлены как зависимость основных показателей двигателя от крутящего момента или от эффективной мощности двигателя.

При положении рычага управления регулятором на упоре максимальной частоты вращения вала получают полную регуляторную характеристику дизеля, оценивающую максимальные мощностные показатели.

При промежуточном положении рычага управления всережимным регулятором изменяется усилие предварительной затяжки пружины регулятора и , соответственно, частота вращения вала и мощность двигателя. Такие характеристики называются частичными регуляторными характеристиками.

Из сказанного выше следует, что параметрами регуляторной характеристики двигателя являются Ne, Мк, Gт, ge. Эти параметры отображаются на графиках регуляторной характеристики в функции частоты вращения вала двигателя n.

При построении регуляторной характеристики в функции нагрузки двигателя Ne параметрами являются Мк, Gт, ge и n.

В каждой регуляторной характеристике различают корректорную и регуляторную ветви. Корректорные ветви соответствуют работе двигателя при n

Лабораторная работа № 2 Скоростная характеристика двигателя.

Цель работы: исследование влияния скоростного режима на эффективные показатели двигателя с искровым зажиганием, определение характерных скоростных режимов.

1. Испытать двигатель при частично открытой дроссельной заслонке при различных скоростных режимах работы и определить эффективную мощность двигателя N_e, крутящий момент M_e, часовой расход топлива G_T, удельный эффективный расход топлива g_e эффективный КПД двигателя η_е

2. Построить графики изменения N_e, M_e, G_T, g_e, η_е от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Теоретические сведения

Скоростные характеристики двигателей

Скоростной характеристикой двигателя внутреннего сгорания называется комплекс зависимостей эффективной мощности, крутящего момента (или среднего эффективного давления), часового и удельного эффективного расходов топлива, а также других показателей от частоты вращения коленчатого вала при неизменном положении органа управления подачей топлива.

Характеристику можно снимать как при полной, так и при частичной подаче топлива. В зависимости от этого различают следующие виды скоростных характеристик:

—внешняя (при полной подаче топлива);

—частичные (при промежуточных положениях органа управления подачей топлива).

Внешняя скоростная характеристика, снятая при наивыгоднейшем для данной частоты вращения угле опережения зажигания или впрыска топлива (у дизелей) и при оптимальной регулировке системы топливоподачи, обеспечивающей наибольшую мощность двигателя, называется абсолютной внешней скоростной характеристикой.

Особенности смесеобразования, разные принципы действия и характеристики топливной аппаратуры у двигателей с искровым зажиганием и у дизелей обусловливают различие в протекании их скоростных характеристик. Различный вид имеют кривые изменения часового расхода воздуха G_В, коэффициента наполнения η_V, коэффициента избытка воздуха α и другие. Наиболее существенным является больший темп снижения крутящего момента М_К у дизеля при уменьшении частоты вращения коленчатого вала. Для исправления характеристики М_К в топливной аппаратуре дизелей предусматривается корректор, увеличивающий цикловую подачу топлива с уменьшением частоты вращения. Характер изменения М_К определяется также типом регулятора, применяемого на топливном насосе: двухрежимный или всережимный. При этом регуляторы обоих типов обеспечивают автоматическое уменьшение цикловой подачи топлива при увеличении частоты вращения выше номинальной, что устраняет опасность чрезмерного повышения частоты вращения двигателя при значительном уменьшении внешней нагрузки. Ограничители и регуляторы частоты вращения могут устанавливаться и на двигателях с искровым зажиганием.

По скоростной характеристике определяются следующие режимы:

режим минимальной устойчивой частоты вращения при наибольшей внешней нагрузке, n_min;

-режим максимального крутящего момента, n_м;

-режим наибольшей экономичности, n_эк;

-режим максимальной мощности n_N или номинальной n_H, установленной заводом-изготовителем.

Таким образом, скоростные характеристики ограничивают поле предельных режимов работы двигателя. По сравнению с нагрузочными они лучше определяют динамические и экономические качества автомобилей и тракторов в условиях эксплуатации. Скоростными характеристиками моделируется движение транспортного средства с переменной скоростью при неизменном положении органа управления подачей топлива на одной из передач при изменяющемся сопротивлении движению.