0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Частота работы двигателя автомобиля

Основные режимы работы ДВС

При эксплуатации автомобиля характерны следующие основные режимы работы двигателя.

Режим запуска холодного двигателя. Этот режим характеризуется плохой испаряемостью топлива, в результате чего воспламеняемость смеси определяется не количеством поданного в двигатель топлива, а количеством той ее части, которая испарилась. Поэтому при запуске холодного двигателя системы запуска должны подавать избыточное количество топлива (l = 0,3-0,4), но фактически воспламеняющаяся смесь соответствует l = 0,9-1,1, а остальное топливо остается в жидком виде. Для компенсации дополнительных потерь на трение из-за повышенной вязкости масла в цилиндры должно подаваться дополнительное количество воздуха. Все это вместе повышает обороты холостого хода холодного двигателя и облегчает его запуск.

Режим работы двигателя на холостом ходу. Этот режим характеризуется малой частотой вращения коленчатого вала, малой скоростью воздушного потока и ухудшением перемешивания смеси. Кроме того этот режим характеризуется значительным содержанием в цилиндрах отработавших газов, что ухудшает процесс сгорания. При применении карбюраторного способа смесеобразования или моновпрыска к указанным факторам добавляется неравномерность распределения смеси по цилиндрам. Все это требует приготовления несколько обогащенного состава смеси (l = 0,8-0,85 ) с тем, чтобы в любом цилиндре оказалась смесь воспламеняющегося состава.

Режим частичных нагрузок ( 20 –80% от номинальной мощности ). Это основной режим работы двигателя при равномерном движении автомобиля. Для этого режима целесообразен экономный режим состава топливно-воздушной смеси, т.е. смесь должна быть обедненной. Этот режим характеризуется удовлетворительными условиями испаряемости топлива и перемешивания смеси, этот режим не требует максимальной скорости сгорания. При любой системе питания двигателя этот режим обеспечивается главной дозирующей системой.

Режим максимальной мощности ( более 80% ). Этот режим используется сравнительно редко, при резком разгоне, на подъемах и т.д.. При работе на этом режиме нужна смесь, обеспечивающая наибольшую скорость сгорания (l =0,8-0,9). С переходом на этот режим необходимо обеспечить обогащение смеси.

Режим ускорения. Этот режим характеризуется быстрым переходом от режима частичных нагрузок к режиму увеличенной или максимальной мощности. Быстрое увеличение частоты коленчатого вала требует обеспечить кратковременное обогащение смеси на этом переходном режиме.

Характер изменений состава смеси на различных режимах работы двигателя показан на рисунке 4

Рис 4. Зависимость состава топливно-воздушной смеси от режимов работы двигателя.

Реализация этой сложной зависимости при постоянном изменении режимов работы двигателя требует сложных и совершенных систем управления, которые постоянно совершенствуются от простейших карбюраторов пульверизационного типа до современных электронных систем непосредственного впрыска.

Поскольку, как уже отмечалось во ВВЕДЕНИИ в эксплуатации находятся и те и другие, рассмотрим принципы построения этих систем в порядке их появления.

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

Как зависят обороты двигателя от частоты тока. Частота вращения ротора

Количество повторений каких-либо событий или их возникновения за одну единицу таймера называется частотой. Это физическая величина измеряется в герцах – Гц (Hz). Она обозначается буквами ν, f, F, и есть отношение количества повторяющихся событий к промежутку времени, в течение которого они произошли.


Вращение планет вокруг Солнца

При обращении предмета вокруг своего центра можно говорить о такой физической величине, как частота вращения, формула:

где:

  • N – количество оборотов вокруг оси или по окружности,
  • t – время, за которое они были совершены.

В системе СИ обозначается как – с-1 (s-1) и именуется как обороты в секунду (об/с). Применяют и другие единицы вращения. При описании вращения планет вокруг Солнца говорят об оборотах в часах. Юпитер делает одно вращение в 9,92 часа, тогда как Земля и Луна оборачиваются за 24 часа.

Номинальная скорость вращения

Прежде, чем дать определение этому понятию, необходимо определиться, что такое номинальный режим работы какого-либо устройства. Это такой порядок работы устройства, при котором достигаются наибольшая эффективность и надёжность процесса на продолжении длительного времени. Исходя из этого, номинальная скорость вращения – количество оборотов в минуту при работе в номинальном режиме. Время, необходимое для одного оборота, составляет 1/v секунд. Оно называется периодом вращения T. Значит, связь между периодом обращения и частотой имеет вид:

К сведению. Частота вращения вала асинхронного двигателя – 3000 об./мин., это номинальная скорость вращения выходного хвостовика вала при номинальном режиме работы электродвигателя.

Как найти или узнать частоты вращений различных механизмов? Для этого применяется прибор, который называется тахометр.


Прибор для измерения частоты вращения – тахометр Testo 477

Связь угловой и линейной скоростей

На практике часто приходится проверять не только ту скорость, с какой изменяется угловое положение у вращающейся точки, но и скорость её самой применительно к линейному движению. В приведённом выше примере были сделаны расчёты для колеса – но колесо движется по дороге и либо вращается под действием скорости автомобиля, либо само ему эту скорость обеспечивает. Значит, каждая точка на поверхности колеса помимо угловой будет иметь и линейную скорость.

Рассчитать её проще всего через радиус. Поскольку скорость зависит от времени (которым будет период обращения) и пройденного расстояния (которым является длина окружности), то, учитывая приведённые выше формулы, угловая и линейная скорость будут соотноситься так:

  • V – линейная скорость;
  • R – радиус.

Из формулы очевидно, что чем больше радиус, тем выше и значение такой скорости. Применительно к колесу с самой большой скоростью будет двигаться точка на внешней поверхности протектора (R максимален), но вот точно в центре ступицы линейная скорость будет равна нулю.

Угловая скорость

Cила тока: формула

Когда тело движется по окружности, то не все его точки движутся с одинаковой скоростью относительно оси вращения. Если взять лопасти обычного бытового вентилятора, которые вращаются вокруг вала, то точка расположенная ближе к валу имеет скорость вращения больше, чем отмеченная точка на краю лопасти. Это значит, у них разная линейная скорость вращения. В то же время угловая скорость у всех точек одинаковая.

Угловая скорость представляет собой изменение угла в единицу времени, а не расстояния. Обозначается буквой греческого алфавита – ω и имеет единицу измерения радиан в секунду (рад/с). Иными словами, угловая скорость – это вектор, привязанный к оси обращения предмета.

Формула для вычисления отношения между углом поворота и временным интервалом выглядит так:

где:

  • ω – угловая скорость (рад./с);
  • ∆ϕ – изменение угла отклонения при повороте (рад.);
  • ∆t – время, затраченное на отклонение (с).

Обозначение угловой скорости употребляется при изучении законов вращения. Оно употребляется при описании движения всех вращающихся тел.


Формула угловой скорости

Угловая скорость в конкретных случаях

На практике редко работают с величинами угловой скорости. Она нужна при конструкторских разработках вращающихся механизмов: редукторов, коробок передач и прочего.

Вычислить её, применяя формулу, можно. Для этого используют связь угловой скорости и частоты вращения.

где:

  • π – число, равное 3,14;
  • ν – частота вращения, (об./мин.).
Читать еще:  Характеристики двигателей китайских мопедов

В качестве примера могут быть рассмотрены угловая скорость и частота вращения колёсного диска при движении мотоблока. Часто необходимо уменьшить или увеличить скорость механизма. Для этого применяют устройство в виде редуктора, при помощи которого понижают скорость вращения колёс. При максимальной скорости движения 10 км/ч колесо делает около 60 об./мин. После перевода минут в секунды это значение равно 1 об./с. После подстановки данных в формулу получится результат:

ω = 2*π*ν = 2*3,14*1 = 6,28 рад./с.

К сведению. Снижение угловой скорости часто требуется для того, чтобы увеличить крутящий момент или тяговое усилие механизмов.


Шестерёнчатый уменьшитель хода для мотокультиватора

Как определить угловую скорость

Принцип определения угловой скорости зависит от того, как происходит движение по окружности. Если равномерно, то употребляется формула:

Если нет, то придётся высчитывать значения мгновенной или средней угловой скорости.

Величина, о которой идёт разговор, векторная, и при определении её направления используют правило Максвелла. В просторечии – правило буравчика. Вектор скорости имеет одинаковое направление с поступательным перемещением винта, имеющего правую резьбу.


Правило Максвелла для угловой скорости

Рассмотрим на примере, как определить угловую скорость, зная, что угол поворота диска радиусом 0,5 м меняется по закону ϕ = 6*t:

ω = ϕ / t = 6 * t / t = 6 с-1

Вектор ω меняется из-за поворота в пространстве оси вращения и при изменении значения модуля угловой скорости.

Чему равна угловая скорость в конкретных случаях?

Приведём пример расчёта на основе приведённых выше формул. Допустим, имеется автомобиль. При движении на 100 км/ч его колесо, как показывает практика, делает в среднем 600 оборотов за минуту (f = 600 об/мин). Рассчитаем угловую скорость.

Поскольку точно выразить π десятичными дробями невозможно, результат примерно равен будет 62,83 рад/с.

  • Фейсбук
  • Гугл+
  • ЖЖ
  • Blogger

Угол поворота и период обращения

Рассмотрим точку А на предмете, вращающимся вокруг своей оси. При обращении за какой-то период времени она изменит своё положение на линии окружности на определённый угол. Это угол поворота. Он измеряется в радианах, потому что за единицу берётся отрезок окружности, равный радиусу. Ещё одна величина измерения угла поворота – градус.

Сопротивление тока: формула

Когда в результате поворота точка А вернётся на своё прежнее место, значит, она совершила полный оборот. Если её движение повторится n-раз, то говорят о некотором количестве оборотов. Исходя из этого, можно рассматривать 1/2, 1/4 оборота и так далее. Яркий практический пример этому – путь, который проделывает фреза при фрезеровании детали, закреплённой в центре шпинделя станка.

Внимание! Угол поворота имеет направление. Оно отрицательное, когда вращение происходит по часовой стрелке и положительное при вращении против движения стрелки.

Если тело равномерно продвигается по окружности, можно говорить о постоянной угловой скорости при перемещении, ω = const.

В этом случае находят применения такие характеристики, как:

  • период обращения – T, это время, необходимое для полного оборота точки при круговом движении;
  • частота обращения – ν, это полное количество оборотов, которое совершает точка по круговой траектории за единичный временной интервал.

Интересно. По известным данным, Юпитер обращается вокруг Солнца за 12 лет. Когда Земля за это время делает вокруг Солнца почти 12 оборотов. Точное значение периода обращения круглого гиганта – 11,86 земных лет.

Циклическая частота вращения (обращения)

Что нужно знать об индукционных счётчиках

Скалярная величина, измеряющая частоту вращательного движения, называется циклической частотой вращения. Это угловая частота, равная не самому вектору угловой скорости, а его модулю. Ещё её именуют радиальной или круговой частотой.

Циклическая частота вращения – это количество оборотов тела за 2*π секунды.

У электрических двигателей переменного тока это частота асинхронная. У них частота вращения ротора отстаёт от частоты вращения магнитного поля статора. Величина, определяющая это отставание, носит название скольжения – S. В процессе скольжения вал вращается, потому что в роторе возникает электроток. Скольжение допустимо до определённой величины, превышение которой приводит к перегреву асинхронной машины, и её обмотки могут сгореть.

Устройство этого типа двигателей отличается от устройства машин постоянного тока, где токопроводящая рамка вращается в поле постоянных магнитов. Большое количество рамок вместил в себя якорь, множество электромагнитов составили основу статора. В трёхфазных машинах переменного тока всё наоборот.

При работе асинхронного двигателя статор имеет вращающееся магнитное поле. Оно всегда зависит от параметров:

  • частоты питающей сети;
  • количества пар полюсов.

Скорость вращения ротора состоит в прямом соотношении со скоростью магнитного поля статора. Поле создаётся тремя обмотками, которые расположены под углом 120 градусов относительно друг друга.

Переход от угловой к линейной скорости

Существует различие между линейной скоростью точки и угловой скоростью. При сравнении величин в выражениях, описывающих правила вращения, можно увидеть общее между этими двумя понятиями. Любая точка В, принадлежащая окружности с радиусом R, совершает путь, равный 2*π*R. При этом она делает один оборот. Учитывая, что время, необходимое для этого, есть период Т, модульное значение линейной скорости точки В находится следующим действием:

ν = 2*π*R / Т = 2*π*R* ν.

Так как ω = 2*π*ν, то получается:

Следовательно, линейная скорость точки В тем больше, чем дальше от центра вращения находится точка.

К сведению. Если рассматривать в качестве такой точки города на широте Санкт-Петербурга, их линейная скорость относительно земной оси равна 233 м/с. Для объектов на экваторе – 465 м/с.

Числовое значение вектора ускорения точки В, движущейся равномерно, выражается через R и угловую скорость, таким образом:

а = ν2/ R, подставляя сюда ν = ω* R, получим: а = ν2/ R = ω2* R.

Это значит, чем больше радиус окружности, по которой движется точка В, тем больше значение её ускорения по модулю. Чем дальше расположена точка твердого тела от оси вращения, тем большее ускорение она имеет.

Поэтому можно вычислять ускорения, модули скоростей необходимых точек тел и их положений в любой момент времени.


Связь между угловой и линейной скоростями

Понимание и умение пользоваться расчётами и не путаться в определениях помогут на практике вычислениям линейной и угловой скоростей, а также свободно переходить при расчётах от одной величины к другой.

Как определить угловую скорость: что это за величина?

С физико-математической точки зрения эту величину можно определить следующим образом: это данные, которые показывают, как быстро некая точка осуществляет оборот вокруг центра окружности, по которой она движется.

Эта, казалось бы, чисто теоретическая величина, имеет немалое практическое значение при эксплуатации автомобиля. Вот лишь несколько примеров:

  • Необходимо правильно соотносить движения, с которыми вращаются колёса при повороте. Угловая скорость колеса автомобиля, движущегося по внутренней части траектории, должна быть меньше, чем у внешнего.
  • Требуется рассчитывать, насколько быстро в автомобиле вращается коленвал.
  • Наконец, сама машина, проходя поворот, тоже имеет определённую величину параметров движения – и от них на практике зависит устойчивость автомобиля на трассе и вероятность опрокидывания.
Читать еще:  Бортовой компьютер для оборотов двигателя

  • Фейсбук
  • Гугл+
  • ЖЖ
  • Blogger

Основные режимы работы ДВС.

При эксплуатации автомобиля характерны следующие основные режимы работы двигателя.

Режим запуска холодного двигателя. Этот режим характеризуется плохой испаряемостью топлива, в результате чего воспламеняемость смеси определяется не количеством поданного в двигатель топлива, а количеством той ее части, которая испарилась. Поэтому при запуске холодного двигателя системы запуска должны подавать избыточное количество топлива (l = 0,3-0,4), но фактически воспламеняющаяся смесь соответствует l = 0,9-1,1, а остальное топливо остается в жидком виде. Для компенсации дополнительных потерь на трение из-за повышенной вязкости масла в цилиндры должно подаваться дополнительное количество воздуха. Все это вместе повышает обороты холостого хода холодного двигателя и облегчает его запуск.

Режим работы двигателя на холостом ходу. Этот режим характеризуется малой частотой вращения коленчатого вала, малой скоростью воздушного потока и ухудшением перемешивания смеси. Кроме того этот режим характеризуется значительным содержанием в цилиндрах отработавших газов, что ухудшает процесс сгорания. При применении карбюраторного способа смесеобразования или моновпрыска к указанным факторам добавляется неравномерность распределения смеси по цилиндрам. Все это требует приготовления несколько обогащенного состава смеси (l = 0,8-0,85 ) с тем, чтобы в любом цилиндре оказалась смесь воспламеняющегося состава.

Режим частичных нагрузок ( 20 –80% от номинальной мощности ). Это основной режим работы двигателя при равномерном движении автомобиля. Для этого режима целесообразен экономный режим состава топливно-воздушной смеси, т.е. смесь должна быть обедненной. Этот режим характеризуется удовлетворительными условиями испаряемости топлива и перемешивания смеси, этот режим не требует максимальной скорости сгорания. При любой системе питания двигателя этот режим обеспечивается главной дозирующей системой.

Режим максимальной мощности ( более 80% ). Этот режим используется сравнительно редко, при резком разгоне, на подъемах и т.д.. При работе на этом режиме нужна смесь, обеспечивающая наибольшую скорость сгорания (l =0,8-0,9). С переходом на этот режим необходимо обеспечить обогащение смеси.

Режим ускорения. Этот режим характеризуется быстрым переходом от режима частичных нагрузок к режиму увеличенной или максимальной мощности. Быстрое увеличение частоты коленчатого вала требует обеспечить кратковременное обогащение смеси на этом переходном режиме.

Характер изменений состава смеси на различных режимах работы двигателя показан на рисунке 4

Рис 4. Зависимость состава топливно-воздушной смеси от режимов работы двигателя.

Реализация этой сложной зависимости при постоянном изменении режимов работы двигателя требует сложных и совершенных систем управления, которые постоянно совершенствуются от простейших карбюраторов пульверизационного типа до современных электронных систем непосредственного впрыска.

Поскольку, как уже отмечалось во ВВЕДЕНИИ в эксплуатации находятся и те и другие, рассмотрим принципы построения этих систем в порядке их появления.

Дата добавления: 2016-06-22 ; просмотров: 4852 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Частота работы двигателя автомобиля

Главное меню

  • Главная
  • Паровые машины
  • Двигатели внутреннего сгорания
    • Основные понятия о двигателях внутреннего сгорания
    • Топлива применяемые в двигателях и реакция сгорания
    • Смесеобразования и воспламенения в двигателях
    • Выпуск и продувка в двухтактных двигателях
    • Теплоиспользование в двигателях
    • Тепловой расчет двигателя
    • Основные узлы двигателей
    • Топливная аппаратура и система зажигания
    • Пусковые устройства
    • Охлаждение и смазка двигателя
    • Вспомогательные устройства двигателей
    • Примеры конструкций двигателей
    • Эксплуатация и ремонт двигателя
    • Двигатели внутреннего сгорания на электростанциях
    • Наддув двигателей внутреннего сгорания
      • Комбинированные двигатели и генераторы газа
      • Схемы наддува в двухтактных малооборотных дизелях
      • Проблемы наддува в двухтактных малооборотных дизелей
      • Среднеоборотные судовые и стационарные дизели
      • Высокооборотные дизели для приводов судов и тепловозов
      • Дизели с принудительным зажиганием
      • Автомобильные двигатели с принудительным зажиганием
      • Уравновешивание осевых усилий турбокомпрессора
      • Конструкция подшипников и смазка турбокомпрессора
      • Расположение подшипников турбокомпрессора
      • Материал и изготовление турбинных колес ротора турбокомпрессора
      • Материал и изготовление колес компрессоров ротора турбокомпрессора
      • Конструкция колес ротора турбокомпрессора
      • Число ступеней ротора турбокомпрессора
      • Система наддува «Гипербар»
      • Система наддува «Компрекс»
      • Двухступенчатый наддув
      • Применение системы Миллера в газовых двигателях
      • Применение системы Миллера на четырехтактных дизелях
      • Способ наддува Франка Миллера
      • Турбодетандерное охлаждение газовых двигателей
      • Турбодетандерное охлаждение четырехтактных дизелей
      • Разделение выпуска системы наддува
      • Дозарядка систем наддува
      • Влияние наддува на качество выпускных газов двигателя с принудительным зажиганием
      • Влияние наддува на качество выпускных газов дизеля
      • Влияние высоты над уровнем моря при эксплуатации двигателей без наддува
      • Меры для улучшения приемистости и характеристики крутящего момента двигателей с турбонаддувом
      • Характеристика крутящего момента двигателей с турбокомпрессором
      • Приемистость двигателей с турбокомпрессором
      • Разновидности импульсного наддува
      • Преимущества и недостатки систем импульсного наддува и наддува при постоянном давлении газов перед турбиной
      • Группировка выпускных коллекторов при различных числах цилиндров и промежутках между вспышками
      • Турбонаддув как средство повышения к.п.д.
      • Влияние охлаждения надувочного воздуха
      • Различия в удельном расходе топлива двигателя при механическом и газотурбинном наддуве
      • Мощность затрачиваемая на привод компрессора
      • Подпор до давления, в цилиндре, выталкивающим действием поршня
      • Полное преобразование в кинетическую энергию при отсутствии противодавления на выпуске
      • Работа газов от давления, в цилиндре, до противодавление за двигателем
      • Температура конца расширения в цилиндре и средняя температура выпускных газов
      • Замкнутый расчет равновесного состояния системы двигатель—турбокомпрессор
      • Расчет импульсного наддува
      • Расчет эквивалентного сечения турбины
      • Рабочая точка турбокомпрессора
      • Механический наддув компрессором
      • Наддув в четырехтактных двигателях
      • Примеры результатов расчетов с помощью метода наполнения — выпуска
      • Номограмма для определения рабочей точки одноступенчатого турбокомпрессора
      • Наддув в двухтактных двигателях
      • Расходная характеристика двигателей
      • Лопаточные компрессоры
      • История создания авиационных двигателей
      • Объемные компрессоры
      • История создания первых дизели
      • Конструкция и характеристики компрессоров
      • История создания двигателей с принудительным зажиганием
      • Способы наддува в двигателях внутреннего сгорания
      • Шаговый расчет процесса газообмена
      • Расчет количества продувочного воздуха всасываемого двигателем
      • Коэффициент наполнения четырехтактных двигателей с наддувом
      • Взаимосвязь между количеством заряда в цилиндре и средним индикаторным давлением
      • Взаимосвязь между массовым расходом воздуха и мощностью двигателя
      • Расчеты мощности компрессора наддува
      • Развитие газотурбинного наддува в дизельных двигателях
  • Электродвигатели
  • Автоматическое регулирование двигателей
  • Восстановление и ремонт двигателей СМД
  • Топливо для двигателей
  • Карта сайта

Судовые двигатели

  • Судовые двигатели внутреннего сгорания
  • Судовые паровые турбины
  • Судовые газовые турбины
  • Судовые дизельные установки

Каждый режим работы двигателя характеризуется совокупностью многих параметров, отражающих те или иные его свойства. К числу таких параметров можно отнести: N е — эффективную мощность; M — крутящий момент; ? — угловую скорость коленчатого вала; р к —давление наддува; g e — эффективный удельный расход топ­лива; Т — температуру охлаждающей воды; ? — коэффициент избытка воздуха; ? e — эффективный КПД; h — положение рейки топливного насоса (органа управления); ?— положение рычага управления автоматическим регулятором и др.

Режим работы двигателя называется установившимся, если числовые значения всех названных (и многих других) параметров двигателя сохраняются постоянными во времени. При этом необ­ходимо учитывать, что двигатель является машиной цикличе­ского действия, в связи с чем даже у многоцилиндровых двигателей с большой частотой вращения коленчатого вала не удается обес­печить точного поддержания значения того или иного параметра на выбранном установившемся режиме. Например, колебания угловой скорости на установившихся режимах работы двигателя определяются степенью нестабильности [10], т. е. параметром, характеризующим размах амплитуды колебаний относительной мгновенной угловой скорости. Для различных двигателей сте­пень нестабильности имеет значение от 1 до 4%. В этом случае при заданном установившемся режиме выбирают среднее значе­ние угловой скорости за определенный интервал времени (напри­мер, за один или несколько оборотов коленчатого вала).

Читать еще:  Впускной коллектор двигателя что дает

Двигатель работает на установившемся режиме при выпол­нении таких условий статического равновесия, как равенство вы­работанного двигателем и израсходованного потребителем коли­чества энергии, выделенной и отведенной теплоты, подведенного и отведенного воздуха или газа, и т. п. Эти условия могут быть выражены уравнениями статического равновесия:

и других элементов двигателя.

В приведенных уравнениях: M — крутящий момент двигателя; M с — момент сопротивления (момент потребителя); Q n — коли­чество теплоты, поступившей от двигателя в систему охлаждения в единицу времени; Q p — количество теплоты, отданной системой охлаждения через радиатор в ту же единицу времени; G K — количество воздуха, поданного ком­прессором во впускной коллек­тор в единицу времени; G д — количество воздуха, поступив­шего в цилиндры двигателя в ту же единицу времени; G г — количество отработавших газов, поступающих в единицу време­ни из цилиндров двигателя в выпускной коллектор; G т —ко­личество отработавших газов, поступивших на лопатки турбины из выпускного коллектора в ту же единицу времени; М т — крутя­щий момент турбины и М к — момент сопротивления компрессора.

Уравнения статического равновесия (1) —(5) и другие обусло­вливают также и часто используемое название установившихся режимов — равновесные режимы, при которых обеспечивается равновесие в общем случае прихода и расхода энергии или массы.

Диапазон изменений каждого параметра обусловливается наз­начением двигателя и ограничивается его прочностными, тепло­выми и газодинамическими возможностями. Например, угловая скорость коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания мо­жет изменяться в ограниченных пределах. Ряд факторов не поз­воляет превышать заданной максимальной угловой скорости вала ? ma х , так как это влечет за собой превышение допустимых значе­ний сил инерции в деталях двигателя с точки зрения их прочности, приводит к ухудшению качества протекания рабочих процессов в цилиндре двигателя, увеличивает термическое перенапряжение деталей двигателей и т. п.

В некоторых случаях двигателю приходится работать при са­мой малой частоте вращения вала (например, при стоянке тепло­воза перед семафором). При этом скоростной режим должен быть таким, чтобы двигатель работал устойчиво. Если снизить угловую скорость вала ниже допустимого минимального предела ? min , то появятся перебои в работе, в результате чего двигатель может самопроизвольно остановиться.

Следовательно, скоростные режимы двигателя ограничены как верхним ? m ах /? ном , так и нижним ? min /? ном пределами (рис. 21).

На каждом скоростном режиме мощность двигателя может изме­няться от нулевой (холостой ход) до максимальной, которую спо­собен развить данный двигатель при заданном скоростном режиме. Максимальная мощность обусловливается максимальной нагрузкой при которой еще не нарушаются нормальные условия протекания процессов в цилиндре двигателя.

Из сказанного следует, что возможные установившиеся режимы работы двигателя охватывают некоторую область, которую можно изобразить графически в виде заштрихованной площади (рис. 21), ограниченной по оси ординат максимально возможной мощностью N e /N e ном при выбранном скоростном режиме, а по оси абсцисс — минимальным ? min /? ном и максимальным ? m ах /? ном скорост­ными режимами. Точка А с координатами (1; 1) соответ­ствует номинальному режиму работы. Обычно технические усло­вия предусматривают возможность кратковременной перегрузки двигателя на 10—15%. На рис. 21 этот режим отмечен точкой В. Точка С соответствует режиму работы холостого хода при номиналь­ной угловой скорости, точки D и E соответствуют минимально возможному скоростному режиму.

Между параметрами, характеризующими работу двигателя на каждом установившемся режиме, существуют определенные функ­циональные зависимости, определяемые теорией рабочих процес­сов двигателя.

Так, эффективный КПД двигателя

связан со средним индикаторным давлением механическим КПД ? м , давлением наддувочного воздуха р к и его температурой Т к , коэффициентом наполнения ? m ; М 1 — действительное количество воздуха в цилиндре двигателя после дозарядки при давлении р к и температуре Т к ; Н и — теплота сгорания топлива.

Среднее эффективное давление

где ? — коэффициент избытка воздуха; р к — плотность воздуха; ? i и ? m — соответственно индикаторный и механический КПД; ? ? — коэффициент наполнения.

В обобщенной форме этой зависимости можно придать вид

Каждый установившийся режим двигателя всегда определя­ется постоянством во времени всех параметров, входящих (и не входящих) в зависимость (6). Эту зависимость можно представить в виде некоторой многомерной поверхности, каждая точка кото­рой определяется совокупностью конкретных числовых значений всех параметров, входящих в функциональную зависимость (6) и соответствующих определенному установившемуся режиму.

Однако во многих случаях нет необходимости учитывать все возможные параметры, характеризующие работу двигателя на установившемся режиме. В этих случаях выбирают один, два, три или несколько параметров, представляющих наибольший интерес; например, к числу таких параметров можно отнести М — крутя­щий момент двигателя; ? — угловую скорость коленчатого вала; h — положение рейки топливного насоса или g ц — цикловую подачу топлива. Если за положительное направление перемеще­ния рейки принять ее перемещение в сторону уменьшения цикло­вой подачи топлива, то эти три параметра в совокупности дадут некоторую поверхность А (рис. 22). Каждая точка поверхности А соответствует одному установившемуся (равновесному) режиму.

Иногда для характеристики установившегося режима работы двигателя из всего многообразия параметров (6) выбирают по­стоянство какого-то одного параметра и по его значениям харак­теризуют тот или иной установившийся режим работы двигателя. Например, постоянное числовое значение крутящего момента двигателя свидетельствует об соответствующем установившемся нагрузочном режиме (М = const при h = var; ? = var), постоян­ное значение угловой скорости вала ? — об определенном уста­новившемся скоростном режиме (? — const при М = var; h = var), называемом стационарным. Постоянное значение темпе­ратуры охлаждающей воды Т свидетельствует об соответствующем тепловом режиме двигателя и т. д. В некоторых случаях на всех возможных установившихся режимах между отдельными параме­трами выдерживается определенная связь. Так, между моментом сопротивления М с гребного винта и его угловой скоростью имеется зависимость М с = Ф с ? 2 , поэтому на параболе ЕА (см. рис. 21) укладываются все статические установившиеся режимы судового двигателя, а сама парабола ЕА соответствует судовым условиям работы двигателей.

В транспортных условиях двигатель может иметь любые ре­жимы: как скоростные, так и нагрузочные. Заштрихованная пло­щадь на рис. 21 характеризует, таким образом, область возмож­ных режимов работы двигателя в транспортных условиях.

Если в процессе эксплуатации двигатель работает на ряде установившихся скоростных и нагрузочных режимов, то часто говорят, что такой двигатель работает на переменных режимах. Например, можно сказать, что транспортный двигатель может ра­ботать на переменных скоростных и нагрузочных режимах, в то время как стационарный дизель-генератор должен иметь один установившийся скоростной режим при переменных нагрузочных режимах.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector