Графики внешней характеристики двигателя

Тяговый и топливно-экономический расчет автомобиля

Трейдинг криптовалют на полном автомате по криптосигналам. Сигналы из первых рук от мощного торгового робота и команды из реальных профессиональных трейдеров с опытом трейдинга более 7 лет. Удобная система мгновенных уведомлений о новых сигналах в Телеграмм. Сопровождение сделок и индивидуальная помощь каждому. Сигналы просты для понимания как для начинающих, так и для опытных трейдеров. Акция. Посетителям нашего сайта первый месяц абсолютно бесплатно .

По данным таблицы 1 строим графики внешней характеристики двигателя

и .

1.2 Передаточное число главной передачи автомобиля

Скорость движения автомобиля выражаем через число оборотов в минуту двигателя n:

– диаметр качения колеса, м;

– передаточное число главной передачи;

– передаточное число коробки передач.

Значение определяем из условия движения автомобиля с заданной максимальной скоростью на прямой передаче коробки передач, т.е. при :

Для вычисления необходимо знать размер шин проектируемого автомобиля.

Подбор шин производим исходя из нагрузки, приходящейся на колесо автомобиля. При определении нагрузки на колесо руководствуемся таким распределением веса гружёного автомобиля по осям: для автомобилей с колёсной формулой 6×4 нагрузка на переднюю ось:

Выбираем шины: 215-380 (8,40-15), наружный диаметр 810-5 мм.

Диаметр качения колеса определяем из формулы:

– коэффициент смятия шины, ;

– коэффициент увеличения диаметра шины при накачивании, .

Вычисляем передаточное число главной передачи, по формуле 7:

1.3 Передаточное число 1 передачи коробки передач

Передаточное число на 1 передаче определяем из условия движения по наиболее тяжёлой дорог при коэффициенте сопротивления . Из уравнения тягового баланса известно, что при условиях движения:

1.4 Передаточные числа промежуточных передач

Передаточные числа первой и прямой передач известны. Определим промежуточные числа для четырёх ступенчатой коробки передач:

;

2 ТЯГОВЫЙ РАСЧЁТ АВТОМОБИЛЯ

Тяговый расчёт автомобиля включает в себя построение графиков:

· тягового баланса;

· баланса мощности;

· динамического фактора;

· ускорений автомобиля;

· времени разгона;

· пути разгона.

Значения входящих в формулы величин и коэффициентов мы берём из первой части данного расчёта.

2.1 График тягового баланса

При построении исходим из уравнения тягового баланса. При установившемся движении:

,

— тяговое усилие на ведущих колёсах, Н;

— сила сопротивления дороги, Н;

— сила сопротивления воздуха, Н;

– радиус колеса, м.

Подставляем числовые значения и результаты расчёта сводим в таблицу 2

Таблица 2 — Значение тягового усилия на ведущих колесах, силы сопротивления дороги и силы сопротивления воздуха.

Скоростная характеристика двигателя

Скоростная характеристика представляет собой зависимость основных параметров двигателя (Ne, Me, GT, де) от частоты вращения коленчатого вала п при неизменной цикловой подаче топлива (дц = idem). Однако, в связи с конструктивным несовершенством топливных насосов дизельных двигателей при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя цикловая подача топлива, к сожалению, незначительно изменяется. При­мерно такая же ситуация наблюдается и в бензиновых двигателях. При изменении скоростного режима работы бензинового двигателя изменяется наполнение его цилиндров горючей смесью даже при постоянном положе­нии дроссельной заслонки карбюратора. Поэтому на практике требование постоянства цикловой подачи топлива при снятии скоростной характери­стики двигателя не выполняется, в связи с чем скоростную характеристику двигателя снимают при постоянном положении органа управления подачи топлива (рычага или педали).

Скоростная характеристика двигателя может быть представлена как в табличной, так и в графической форме. Более наглядной, но менее точной, является графическая форма представления скоростной характеристики двигателя.

Скоростная характеристика снимается на специальном стенде, вклю­чающем двигатель и тормоз (нагрузочное устройство). Принципиальное назначение тормозного устройства состоит в создании нагрузки на колен­чатом валу двигателя. С помощью тормоза к коленчатому валу прикла­дывается тормозной момент Мт, который фактически имитирует момент сопротивления Мсопр внешних сил, оказывающих сопротивление движению транспортного средства (автомобиля).

На носок коленчатого вала двигателя устанавливается рычаг специ­альной конструкции[72] (рис. 15.24). С помощью болтов можно регулировать величину силы трения, возникающей между рычагом и коленчатым валом двигателя. Чем сильнее рычаг прижимается к носку коленчатого вала, тем больше сила трения возникает между ними. Чем больше сила трения, возникающая между рычагом и носком коленчатого вала, тем больший тор­мозной момент МТ приложен к нему. Таким образом, по мере увеличения

Рис. 15.24. Схема стенда для испытаний ДВС

Затяжки болтов будет увеличиваться тормозной момент Мх, приложенный к коленчатому валу двигателя.

Рассмотрим в упрощенном виде методику определения параметров дви­гателя с помощью тормозного стенда (рис. 15.24). Пусть в начале болты рычага отпущены таким образом, что между ним и носком коленчатого вала не возникает трение (нагрузка к коленчатому валу не приложена).

В начале рассмотрим методику снятия внешней скоростной характери­стики двигателя. Установив кран забора топлива из бака, запустим дви­гатель. С помощью весов можно отмерять некоторую постоянную порцию (навеску) топлива Д определенные при номинальной частоте вращения коленчатого вала пн, называют номинальными. Их зна­чения, как правило, заносят в паспорт двигателя. Номинальной мощности двигателя NeH соответствует точка 3, номинальному крутящему моменту Мен

точка 5, номинальному удельному эффективному расходу топлива Ден — точка 7.

На внешней скоростной характеристике двигателя (рис. 15.25) можно выделить ряд характерных точек:

• точка 4, соответствующая максимальному значению крутящего момента Мстах. Этому режиму работы двигателя соответствует определенная частота вращения коленчатого вала пм;

• точка 6, соответствующая минимальному значению удельного эффек­тивного расхода топлива детin. Этому режиму работы двигателя также соответствует определенная частота вращения коленчатого вала, рав­ная Пд.

Величину, численно равную отношению

Называют коэффициентом приспособляемости двигателя.

Коэффициент приспособляемости характеризует тяговые свойства дви­гателя. Чем больше его величина, тем устойчивее работа двигателя под нагрузкой.

Значение коэффициента приспособляемости численно равно:

• для бензиновых двигателей —1.25… 1.35;

• для дизельных двигателей —1.1… 1.18.

Если при установившемся движении автомобиля двигатель работает на номинальном режиме, то с увеличением нагрузки частота вращения коленчатого вала уменьшается, а поэтому точка 5 на кривой крутящего момента смещается к точке 4, характеризующей режим максимального крутящего момента. Момент, развиваемый двигателем, зависит от силы давления рабочего тела, которая, в свою очередь, зависит от количества сгораемого топлива. Отсюда можно полагать, что при работе двигателя на режиме максимального крутящего момента (точка 4) имеет место мак­симальная цикловая подача топлива рцтах. Исследования подтверждают данный вывод. Работа двигателя на режиме максимального крутящего момента (точка 4) является предельной. Дальнейшее увеличение нагрузки на двигатель приводит к неустойчивой его работе в зоне, расположенной левее точки 4- В эксплуатации при смещении режима работы двигателя близко к точке 4 с целью недопущения его остановки переключают ступень коробки передач на низшую. В этом случае крутящий момент на ведущих колесах автомобиля увеличивается за счет увеличения передаточного отно­шения трансмиссии, а частота вращения коленчатого вала увеличивается, и режим работы двигателя смещается ближе к точке 5. Чем больше коэффициент приспособляемости, тем выше относительно точки 5 распо­ложена точка 4• В этом случае при возрастании нагрузки на двигатель на одну и ту же величину его обороты снижаются меньше. Увеличение коэффициента приспособляемости двигателя позволяет уменьшить число ступеней в коробке передач автомобиля.

Длительная работа двигателя на режиме максимального крутящего момента недопустима из-за его перегрева. Наиболее целесообразной яв­ляется работа двигателя в диапазоне оборотов коленчатого вала п„ —> пм, ограниченного точкам 7 и 11. В этом диапазоне расположены точки максимальной мощности двигателя (точка 5) и минимального удельного эффективного расхода топлива (точка 6).

Таким образом, для наземного транспортного средства внешняя ско­ростная характеристика двигателя имеет одно важнейших значений. Она влияет на облик трансмиссии машины.

Комментарии к записи Скоростная характеристика двигателя отключены

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

В расчетах T_oºК = T_o,ºС + 273.

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

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

Определение внешней скоростной характеристики двигателя

Мощность, необходимая для преодоления сопротивления движению при максимальной скорости а/м по горизонтальному пути.

Nv = (Ga f∙Vmax/1000+kF∙V 3 max/1000)/ h

Коэффициент сопротивления качению.

f = f·(1+13V 2 /20000),

где f — коэффициент сопротивления качению при движении со скорость меньше 15…25м/с. Коэффициент сопротивления качению при движении, для шоссе, с асфальто-бетонным покрытием, принимают f =0,02.

Лобовая площадь и коэффициент обтекаемости составляют:

для легковых автомобилей: F = 2,5…4,0 м 2 , k= 0,2…0,4 Н∙с 2 /м 4 ;

для грузовых автомобилей: F = 3,0…6,0 м 2 , k =0,5…0,9 Н∙с 2 /м 4 .

Коэффициент полезного действия трансмиссии (h) принимают постоянным для всех передач:

для легковых автомобилей h = 09. 0,92;

для грузовых h = 0,8…0,9.

Зная мощность автомобиля при максимальной скорости ( ) движения (V_max = 25…40 м/с) можно найти максимальную мощность двигателя.

Зная частоту вращения коленчатого вала (к расчету принять 4…5 значений) n_e и одно значение n_N (при максимальной мощности), задаваясь отношением (n_e/n_N)=Е, можно найти текущее значение эффективной мощности N_e двигателя.

Текущее значение эффективной мощности двигателя

Ne= Nmax (a∙Е +b∙Е 2 -c∙Е 3 ).

Текущие значения крутящего момента двигателя (Н∙м)

Me=9550· (Ne/ne).

Полученные расчетом значения эффективной мощности (…) и крутящего момента коленчатого вала (…) двигателя заносим в таблицу

Таблица 1.1 Параметры внешней скоростной характеристики двигателя.

Параметры двигателя	Частота вращения коленчатого вала, n об/мин (ωе=0.105nе)
Ne ,кВт
Me , Н·м
ne/nN

По данным таблицы 1.1 строится график скоростной характеристики двигателя, при построении графика определить масштабные коэффициенты каждой оси диаграммы.

	Ne – мощность, соответствующая частоте вращения коленчатого вала ne; Me – крутящий момент, соответствующий частоте вращения коленчатого вала ne; MК – кривая крутящего момента коленчатого вала; ne/nN = Е ge – удельный эффективный расход топлива. л/кВт; GT – расход топлива, л.
Рис. График внешней скоростной характеристики карбюраторного двигателя

На графике внешней скоростной характеристики отмечаются следующие характерные точки: точка минимальной мощности (расход топлива наибольший), точка максимальной мощности, точка максимального крутящего момента (среднего эффективного давления), точка максимальной частоты вращения коленчатого вала. Эти точки позволяют правильно анализировать скоростную характеристику.

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.)