Скоростная характеристика дизеля может сниматься как без регулятора, так и с регулятором. Характеристика дизеля с топливным насосом, оснащенным всережимным регулятором, имеет два участка:
-участок от минимальной частоты вращения nmin при наибольшей внешней нагрузке до номинального режима nH является частью скоростной характеристики дизеля, регулятор при этом не работает;
-участок от режима номинальной мощности nH до режима холостого хода nХХ=1,1 nH называется регуляторной ветвью. На этом участке регулятор уменьшает цикловую подачу топлива от полной (на номинальном режиме) до величины, необходимой лишь для преодоления внутренних потерь в дизеле.
Анализ характеристики
На рис.2.1. представлена скоростная характеристика дизеля с регуляторной ветвью. При низкой частоте вращения коленчатого вала дизеля вследствие недостаточно качественного процесса смесеобразования (малые скорости воздуха, входящего в цилиндры, небольшая интенсивность вихрей в потоке, несоответствие скоростного режима установленным фазам распределения и угла опережения впрыска) и значительной продолжительности соприкосновения горячих газов с более холодными стенкам камеры сгорания крутящий момент и среднее эффективное давление понижены, удельный эффективный расход топлива ge сравнительно велик. Кривые МК и ре обычно имеют более или менее выраженный максимум. Скоростной режим, соответствующий Мк max, называется режимом максимального крутящего момента и обозначается nм. При увеличении частоты вращения от минимальной до nм вследствие уменьшения относительной теплоотдачи в стенки цилиндра, повышения скорости сгорания и увеличения наполнения цилиндра свежим зарядом крутящий момент возрастает.
Рис.2.1. Скоростная характеристика дизеля
с регуляторной ветвью
При частотах вращения, больших nм, крутящий момент уменьшается. Минимальное значение удельного эффективного расхода топлива gemin достигается при скоростном режиме наибольшей экономичности nэк.
При увеличении частоты вращения благодаря большому количеству рабочих циклов, совершаемых в единицу времени, часовой расход топлива GT, часовой расход воздуха GB и эффективная мощность растут. При этом увеличение скоростного режима сопровождается ростом механических потерь, что приводит к уменьшению эффективного крутящего момента и замедлению роста эффективной мощности. Наибольшая мощность соответствует номинальному режиму nн.
Снижение GT, MK, Ne при увеличении частоты вращения от nн до nхх связано с вступлением в работу регулятора топливного насоса.
Коэффициент избытка воздуха α на участке скоростной характеристики изменяется незначительно, а на регуляторной ветви так же, как и ge, резко возрастает.
Испытания обычно (но не обязательно) ведут при заводской регулировке системы топливоподачи и заводской установке зажигания. В том случае, когда двигатель оснащен ограничителем частоты вращения коленчатого вала, характеристики могут сниматься как с ограничителем, так и без него. Снятие серии скоростных характеристик при различных положениях дроссельной заслонки позволяет определить, как изменяются показатели двигателя в различных условиях эксплуатации автомобиля. С прикрытием дроссельной заслонки максимум мощности на каждом из скоростных режимов смещается в сторону меньших частот вращения коленчатого вала.
Анализ характеристики
Характер изменения мощностных показателей работы двигателя по скоростной характеристике рассмотрим на примере внешней характеристики.
Для четырехтактного двигателя эффективный крутящий момент определяется по формуле:
, Н м (2.1)
а эффективная мощность
, кВт (2.2)
где ре - среднее эффективное давление,МПа;
i - количество цилиндров;
Vh - рабочий объем одного цилиндра, дм3.;
n – частота вращения коленчатого вала, мин-1.
Таким образом, при прочих равных условиях, крутящий момент пропорционален величине среднего давления ре, а эффективная мощность прямо пропорциональна произведению ре·n. В свою очередь величина ре зависит от среднего индикаторного давления рi и среднего давления механических потерь pм.
(2.3)
Рассмотрим отдельно факторы, определяющие изменение величин рi и pм в зависимости от скоростного режима работы двигателя
(2.4)
где A - постоянный для данного двигателя коэффициент, учитывающий тактность и рабочий объем двигателя;
QH - низшая теплота сгорания топлива;
L0 - количество молей воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива;
ηм - индикаторный КПД двигателя;
ηv - коэффициент наполнения;
ρv- плотность воздуха, кг/м3.
П
оскольку при снятии скоростной характеристики величины
и
практически остаются постоянными, то изменение величины 
будет зависеть лишь от изменения величин 
и 
На рис. 2.2 показано изменение величин 
и 
по внешней скоростной характеристике карбюраторного двигателя.В
Рис. 2.2. Внешняя характеристика карбюраторного двигателя
еличина
, характеризующая эффектвность протекания рабочего процесса в цилиндре, увеличивается с ростом скоростного режима, причем с увеличением скорости вращения вала рост 
постепенно замедляется. Причинами повышения 
являются улучшение процесса смесеобразования и уменьшение относительных потерь тепла в стенки цилиндра за время рабочего хода. Коэффициент наполнения 
изменяется с ростом числа оборотов более сложным образом. Наполнение цилиндров зависит в основном от гидравлического сопротивления системы газообмена, подогрева заряда при впуске, а также от колебательных процессов, происходящих в впускной и выпускной системах. Поэтому на величину 
в значительной мере влияет выбор фаз открытия и закрытия клапанов.
Фазы газораспределения выбираются в зависимости от типа и назначения двигателя, так, чтобы при определенном скоростном режиме (при nηvmax ) достигалось наилучшее наполнение цилиндров. Ниже этого числа оборотов, коэффициент наполнения цилиндров снижается, т.к. уменьшается дозарядка цилиндра и даже возможен обратный выброс заряда из цилиндра через клапан во впускной трубопровод. При повышении скоростного режима от nηvmax наполнение уменьшается из-за увеличения гидравлических потерь в системе впуска, которые возрастают пропорционально квадрату скорости движения смеси в трубопроводе.
В
Рис. 2.3. Мощностной
баланс двигателя
результате суммарного воздействия обеих факторов (
и 
) при увеличении скоростного режима среднее индикаторное давление pi сначала возрастает, достигая максимального значения при определенном числе оборотов nPimax, а затем уменьшается. Как правило, обороты, при которых достигается максимальное значение pi несколько выше оборотов, соответствующих максимуму коэффициента наполнения 
(рис.2.2).Величина среднего значения механических потерь рм при увеличении числа оборотов двигателя возрастает по закону, близкому к линейному. При некотором числе оборотов кривые рм и рi, пересекаются и эффективная мощность будет равна нулю (рис. 2.3).
Это так называемое разносное число оборотов nразн, при котором двигатель будет работать на режиме холостого хода, т.к. вся индикаторная мощность затрачивается на преодоление механических потерь.
С увеличением числа оборотов от nmin величина pe, а, следовательно, и крутящий момент двигателя возрастают и достигают максимальных значений при определенном числе оборотов nMmax При дальнейшем увеличении числа оборотов величина ре и крутящий момент Me начинают уменьшаться, однако эффективная мощность, пропорциональная произведению Ре·n, продолжает возрастать и достигает своего максимального значения при более высоком числе оборотов nNemax. Для транспортных двигателей значение nNemax всего составляет 0,5-0,65 nMе max.
При увеличении скорости вращения вала выше nNemax эффективная мощность двигателя будет быстро падать из-за уменьшения коэффициента наполнения и увеличения механических потерь. При числе оборотов nразн эффективная мощность станет равна нулю. Практически двигатели при таких скоростных режимах не работают.
Рассмотрим характер изменения часового и удельного расходов топлива по внешней скоростной характеристики, для чего обратимся к выражению, связывающему часовой расход топлива с параметрами рабочего процесса двигателя
(2.5)
где C2 - коэффициент, учитывающий конструктивные особенности двигателя, физико-химические свойства и состав бензовоздушной смеси.
Как видно из формулы (2.5), при постоянном составе смеси величина часового расхода топлива в первую очередь определяется числом оборотов двигателя и коэффициентам наполнения.
П
ри увеличении скоростного режима двигателя часовой расход топлива возрастает, однако, по мере уменьшения коэффициента наполнения, расход топлива увеличивается все в меньшей степени(рис. 2.4).
М
Рис. 2.4 График расхода топлива (удельного и часового)
(2.6)
то на скоростных режимах работы двигателя, при которых среднее эффективное давление, а следовательно, и эффективная мощность равны нулю (nразн), величина ge стремится к бесконечности.
Протекание рабочих циклов карбюраторных двигателей на прикрытых дроссельных заслонках связано с понижением всех давлений цикла, уменьшением количества тепла, выделяющегося при сгорании и более медленном его протекании. Одновременно с этим при меньших нагрузках возрастают относительные величины насосных, тепловых и механических потерь.
В соответствии с этим изменяется характер скоростных характеристик, на рис. 2.5 показаны внешняя скоростная характеристика (кривая 1), три 
Рис. 2.5. Скоростные характеристики карбюраторного двигателя и соответствующие им кривые мощности (Ne) и расхода топлива (ge):
1 - дроссельная заслонка открыта на 100% (внешняя характеристика)
2 - дроссельная заслонка открыта на 60%
2 - дроссельная заслонка открыта на 40%
4 - дроссельная заслонка открыта на 20%
частичные скоростные характеристики (кривые 2, 3 и 4), т. е. мощности и соответствующие им удельные расходы топлива при открытии дроссельной заслонки на 100, 60,40 и 20%. Чем больше прикрыта дроссельная заслонка, тем ниже давления цикла и заметнее возрастает по относительной величине (т. е. в процентах) сумма ранее указанных потерь. Поэтому максимумы кривых эффективных мощностей по мере прикрытия дроссельной заслонки сдвигаются в сторону меньших чисел оборотов, а удельные расходы возрастают сильнее. Действительно, если при 100%-ном открытии дроссельной заслонки максимум кривой мощности имел место при 3000 мин-1, то при 60% эта точка сдвигается к 2500 мин-1, при 40% - к 1500 и 20% - к 1000 мин-1.
studfiles.net
Скоростная характеристика двигателя — это зависимость эффективной мощности Nnе крутящего момента Мкр, среднего эффективного давления ре , часового GT, удельного ge расходов топлива и других .показателей от частоты вращения коленчатого вала при постоянном открытии дроссельной заслонки в карбюраторном двигателе или при. неизменном положении органа, регулирующего подачу топлива в дизеле.
Кроме указанных переменных, для более полного раскрытия показателей рабочего процесса в скоростной характеристике дополнительно приводят изменение коэффициента наполнения ηv, коэффициента избытка воздуха α , температуры отработавших газов tr, а также динамических и температурных показателей цикла. Могут также приводиться зависимости температуры, износа деталей цилиндропоршневой группы, показателей токсичности, шума и вибраций от частоты вращения коленчатого вала двигателя. При этом оценивают динамические качества двигателя, его способность преодолеть временно возрастающие сопротивления, возникающие, например, при выполнении машинно-тракторным агрегатом сельскохозяйственных операций.
Cкоростные внешние характеристики определяют при полностью открытом дросселе, включенном зажигании и подаче топлива с углами опережения зажигания, указанными в технических условиях yа, двигатель.
Для двигателей с искровым зажиганием, снабженных ограничителями частоты вращения, скоростные характеристики определяют как с включенным, так и с отключенным ограничителем.
При определении скоростных характеристик выявляются точки, соответствующие 'минимальной и максимальной рабочей частоте вращения.
Скоростные частичные характеристики определяют при некоторых промежуточных положениях дросселя, постоянных для всей определяемой частичной характеристики.
При испытании двигателя для выявления его скоростных характеристик при полном открытии дросселя (внешняя скоростная характеристика) или некоторых промежуточных его положениях (частичные скоростные характеристики) частоту вращения коленчатого вала изменяют регулированием нагрузки с помощью тормозной установки.
Условное среднее давление механических потерь рм с увеличением частоты .вращения постепенно возрастает и при некоторой максимально возможной для данного двигателя частоте вращения может достичь значения, равного среднему индикаторному давлению. Среднее эффективное давление при этом будет равно' нулю.
В свою очередь, среднее эффективное давление ре изменяется в зависимости от ряда параметров, характеризующих рабочий процесс карбюраторного двигателя.
Индикаторный коэффициент полезного действия с падением частоты вращения понижается. Основные причины: обогащение смеси, относительное увеличение теплоотдачи за цикл в охлаждающую систему, возрастание утечки газов из цилиндра за счет неплотностей вследствие увеличения продолжительности цикла и ухудшение процесса карбюрации вследствие уменьшения скорости воздуха и снижения интенсивности распыливания топлива, а также перемешивания его паров с воздухом.
На малой частоте вращения ре понижается за счет уменьшения индикаторного коэффициента полезного действия по вышеуказанным причинам и возможного уменьшения коэффициента наполнения.
Протекание кривой MK = f{n) зависит от тех же факторов, что и pe = f{n), так как крутящий момент и среднее эффективное давление для двигателя- это параметры, прямопропорциональные один другому.
Анализ скоростной характеристики
двигателя позволяет определить его технико-экономические показатели и
рекомендуемые режимы эксплуатации, производится оценка топливной экономичности двигателя, по корректорной ветви регуляторной характеристики определяется в % коэффициент запаса крутящего момента
1.Определяют максимальные значения Ре , Те и сопоставляют их с данными
завода-изготовителя. Если имеются расхождения по этим величинам, то
дать этому объяснение.
2.Определяют характерные скоростные режимы двигателя (nмах.,nрмах., Т . мах. ).
3.Определяют зону топливной экономичности двигателя.
studfiles.net
Для оценки тяговых и динамических качеств автомобиля необходимо иметь внешнюю скоростную характеристику двигателя, которая определяется по результатам стендовых испытаний на заводе-изготовителе. Испытанию подвергается двигатель, у которого сняты вспомогательные системы и агрегаты. Испытания проводятся при установившемся тепловом и скоростном режимах работы двигателя.
В контрольной работе внешние скоростные характеристики предлагается определить расчетным путем с помощью апробированных эмпирических зависимостей. В расчете определяются значения эффективной мощности Ne(n), эффективного крутящего момента Me(n) и удельного эффективного расхода топлива ge(n) в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Расчет выполняется по следующим формулам:
Ne(n) = Nmax (a1*X + a2*X2 -a3*X3), кВт (1)
Me(n) = 9954*Ne(n) / n , Н*м (2)
ge(n) = gmin (bo - b1*X + b2*X2) / c, г/кВт*ч (3)
где X= n/nNmax n - текущее значение числа оборотов,
nNmax- число оборотов при максимальной мощности.
с = bo - b12/4*b2
X - безразмерная величина отношения текущих значений числа оборотов коленчатого вала (от минимальных до максимальных) к числу оборотов при максимальной мощности.
Для бензиновых двигателей диапазон изменения оборотов составляет Х= 0,2...1,2 . Для дизельных двигателей Х = 0,2 ... 1,0.
Для расчета минимального и максимального значений числа оборотов двигателя необходимо принять (затем уточнить) значения величины Х.
Для бензиновых двигателей:
задаваясь Х=0,2, получим nmin = 0,2 * nNmax;
задаваясь Х=1,2, получим nmax= 1,2* nNmax
Для дизелей:
задаваясь Х=0,2, получим nmin= 0,2 * nNmax;
задаваясь Х=1,0, получим nmax = nNmax
Определив минимальное и максимальное числа оборотов, можно округлить эти значения, после чего уточнить значения величины Х.
Затем разбить весь диапазон числа оборотов на 8...10 расчетных точек текущих значений.
gmin - удельный минимальный эффективный расход топлива (г/кВт*ч). Для бензиновых двигателей величина ge составляет для современных автомобилей 210 - 250 г/кВт*ч, для автомобилей старшего поколения 280 - 335 г/кВт*ч. Для дизельных двигателей величина ge современных автомобилей составляет 180 ... 220 г/кВт*ч, для предыдущих поколений 220 ...280 г/кВт*ч.
Величины эмпирических коэффициентов представлены в таблице 3.
Таблица 3
| Тип двигателя | a1 | a2 | a3 | bo | b1 | b2 |
| Бензиновый | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,2 | 1,0 | 0,8 |
| Дизельный | 0,5 | 1,5 | 1,0 | 1,55 | 1,55 | 1,55 |
Результаты расчетных значений внешних скоростных характеристик выполнить в табличном виде (Таблица 4). В пояснительной записке необходимо привести расчетные формулы и размерности полученных величин, а также выполнить расчет, по крайней мере для одной сквозной точки (n = ...).
Таблица 4
Расчетные значения внешних скоростных характеристик
| Параметр | Значения параметров при оборотах n, об/мин | |||||
| 600 | 800 | и т.д. | ||||
| X= n/nNmax | ||||||
| X2 | ||||||
| X3 | ||||||
| Ne, кВт | ||||||
| Me, Н*м | ||||||
| ge, г/кВт*ч | ||||||
По результатам расчета построить графики внешних скоростных характеристик (графики выполняются на миллиметровой бумаге).
Рис.1. Внешняя скоростная характеристика двигателя
studfiles.net
Крутящий момент двигателя подсчитывают по формуле
2.8
где дв - угловая скорость вала двигателя, с-1; 
n1 =1700 мин– дв1 =177,93 с– Mк1 =168,7 Нм
n2 =2600 мин– дв2 =272,13 с– Mк2 =166,4 Нм
n3 =3500 мин– дв3 =366,34 с– Mк3 =150,4 Нм
n4 =3900 мин– дв4 =408,2 с– Mк4 =138,8 Нм
n5 =4400 мин– дв5 =460,53 с– Mк5 =120,6 Нм
Кривую удельного эффективного расхода топлива gе = ƒ(n) построим используя внешнюю скоростную характеристику (регуляторную характеристику дизеля) двигателя-прототипа.
Значения удельного расхода на номинальном режиме можно принять для карбюраторных двигателей gе = 250—320 г/кВт-ч, для дизелей gе = 210—250 г/кВт-ч.
Передаточное число главной передачи влияет на тягово-динамические и экономические показатели автомобиля. Его определяют, пользуясь выражением:
2.9
Передаточное число главной передачи, полученное расчетом соответствует табличному.
Передаточные числа в коробке передач определяют из условия обеспечения наибольшей интенсивности разгона и плавности переключения шестерен при последовательном переходе с одной передачи на другую, а также для обеспечения движения на первой передаче без буксования по заданной дороге.
Знаменатель геометрической прогрессии ряда, образуемого передаточными числами коробки передач, находят по формуле
2.10
где т — число передач в коробке.
Передаточное число в коробке при работе на первой передаче определяют из условия преодоления заданного сопротивления движению по формуле
2.11
где Мmах— максимальный крутящий момент двигателя, Н*м;
ψ1mах — суммарный коэффициент дорожного сопротивления (берем из задания на проектирование автомобиля).
Проверяем условие движения автомобиля без буксования по заданной дороге. Должно быть удовлетворено условие
2.12
где — коэффициент сцепления движителей с дорогой;
λк – коэффициент нагрузки на ведущие колеса;
λк = 1 - для машин повышенной и высокой проходимости;
Для нашего расчета принимаем λк = 1
Вывод – передаточное число удовлетворяет условию
Тогда:
iкп 1 = 6,046
iкп 2 = 3,9
iкп 3 = 2,52
iкп 4 = 1,63
Максимальная скорость движения на прямой передаче задана. Скорости движения на промежуточных передачах определим из соотношений:
V1 = 7,12м/с
V2 = 11,01м/с
V3 = 17,05м/с
V4 = 26,39м/с
В процессе динамического расчета выполняют построение динамической характеристики автомобиля.
Динамический фактор D предложен Е.А. Чудаковым. Используют его для сравнительной оценки динамических качеств различных автомобилей в различных условиях их движения (качество дороги, нагрузка автомобиля). Так как в условиях установившегося движения численные значения динамического фактора и суммарного коэффициента дорожного сопротивления равны, т.е. ψ = D. Зная динамический фактор автомобиля, можно определить, какое дорожное сопротивление он будет преодолевать.
Динамический фактор есть отношение избыточной силы тяги, к полному весу автомобиля:
3.1
Так как касательная сила тяги Рк и сила сопротивления воздуха Рw изменяются с изменением скоростного и нагрузочного режимов работы автомобиля, то и динамический фактор в условиях эксплуатации не остается постоянным. Его оценивают с помощью динамической характеристики, которая представляет собой D = ƒ(V).
Основой для построения динамической характеристики (рис. 2) является внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя или регуляторная характеристика дизеля, а также данные тягового расчета и ряд параметров автомобиля-прототипа
а) Построение динамической характеристики автомобиля. Наметим не менее пяти точек скоростных режимов автомобиля на каждой передаче. Скорости движения автомобиля при движении на различных передачах и при различных значениях частот вращения вала двигателя определяют по формуле
3.2
| Значение частоты, мин– | 1-ая передача | 2-ая передача | 3-ья передача | 4-ая передача |
| 1700 | 1,765 | 3,17 | 5,7 | 10,26 |
| 2600 | 2,7 | 4,85 | 8,72 | 15,68 |
| 3500 | 3,63 | 6,53 | 11,74 | 21,11 |
| 3900 | 4,05 | 7,28 | 13,08 | 23,52 |
| 4400 | 4,57 | 8,21 | 14,76 | 26,54 |
б) Для этих скоростных режимов находим значения крутящих моментов двигателя и определяют касательные силы тяги на каждой передаче по формуле:
3.3
| Значение Мк (Нм) | 1-ая передача | 2-ая передача | 3-ая передача | 4-ая передача |
| 168,7 | 15512,7 | 8629,19 | 4800,13 | 2670,1 |
| 166,4 | 15302,33 | 8512,17 | 4735,03 | 2633,9 |
| 150,4 | 13829,8 | 7693,03 | 4279,37 | 2380,5 |
| 138,8 | 12770,12 | 7103,59 | 3951,49 | 2198,1 |
| 120,6 | 11094,97 | 6171,76 | 3433,14 | 1909,7 |
Для определения силы сопротивления воздуха используют зависимость.
| 1-ая передача | 2-ая передача | 3-ья передача | 4-ая передача |
| 6,065 | 19,599 | 63,34 | 204,69 |
| 14,185 | 45,84 | 148,15 | 478,79 |
| 25,706 | 83,075 | 268,47 | 867,64 |
| 31,917 | 103,15 | 333,35 | 1077,3 |
| 40,626 | 131,29 | 424,3 | 1371,2 |
Значения коэффициента сопротивления воздуха kw и площади поперечного сечения автомобиля Fа принимают из тягового расчета.
в) Значения динамического фактора для каждой передачи подсчитывают
по формуле:
Используя полученные значения динамического фактора, строят характеристику D = ƒ(V).
| 1-ая передача | 2-ая передача | 3-я передача | 4-ая передача |
| 0,6033 | 0,335 | 0,1843 | 0,096 |
| 0,5948 | 0,3294 | 0,1785 | 0,084 |
| 0,537 | 0,296 | 0,156 | 0,06 |
| 0,495 | 0,2724 | 0,1408 | 0,0436 |
| 0,43 | 0,235 | 0,117 | 0,021 |
Динамическая характеристика автомобиля представлена на рисунке 2 в приложении.
studfiles.net
Скоростной характеристикой называются зависимости эффективной мощности Neи эффективного крутящего момента Медвигателя от угловой скорости коленчатого вала ωе.
У двигателя различают два типа скоростных характеристик: внешнюю (предельную) и частичные.
Внешнюю скоростную характеристику получают при полной нагрузке двигателя, т.е. при полной подаче топлива. Частичные — при неполных нагрузках двигателя, или при неполной подаче топлива.
Двигатель имеет только одну внешнюю скоростную характеристику и большое число частичных, среди которых и характеристика холостого хода.
На частичных скоростных характеристиках значения эффективной мощности и крутящего момента двигателя меньше, чем на внешней скоростной характеристике, но характер их изменения аналогичен.
Тягово-скоростные свойства автомобиля определяют при работе двигателя только на внешней скоростной характеристике.
Рассмотрим внешние скоростные характеристики бензиновых двигателей и дизелей, которые имеют некоторые отличительные особенности.
Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя без ограничителя угловой скорости коленчатого вала представлена на рис. 2.1. Такие двигатели применяют главным образом на легковых автомобилях и иногда на автобусах.
Приведенные зависимости имеют следующие характерные точки:
| Рис. 2.1. Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя без ограничителя угловой скорости коленчатого вала |
· Nmax – максимальная (номиналь-ная) эффективная мощность;
· ωN — угловая скорость коленча-того вала при максимальной мощности;
· Mmax – максимальный крутящиймомент;
· ωN— угловая скорость коленча-того вала при максимальном крутящем моменте;
· NM — мощность при максимальном крутящем моменте;
· MN— крутящий момент при максимальной мощности;
• ωmin – минимальная устойчивая угловая скорость коленчато-го вала при полной подаче топлива; для бензиновых двигателейωmin = 80...100 рад/с;
• ωmax – максимальная угловая скорость коленчатого вала приполной подаче топлива, соответствующая максимальной скорос-ти автомобиля при движении на высшей передаче; для бензино-вых двигателей без ограничителей угловой скорости коленчатоговала ωmax = (1,05... 1,1) ωN.
 |
Из рис. 2.1 видно, что эффективная мощность и эффективный крутящий момент двигателя возрастают с увеличением угловой скорости коленчатого вала, достигают максимальных значений при соответствующих угловых скоростях ωN и ωM,а затем уменьшаются с ростом ωе вследствие ухудшения наполнения цилиндров горючей смесью и увеличения трения. При этом возрастают динамические нагрузки, что приводит к ускоренному изнашиванию деталей двигателя. В условиях эксплуатации двигатель работает главным образом в интервале угловых скоростей от ωMдо ωN.
| Рис. 2.2. Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя с ограничителем угловой скорости коленчатого вала |
Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя с ограничителем угловой скорости коленчатого вала показана на рис. 2.2. Такие двигатели применяют на грузовых автомобилях и автобусах.
Ограничитель угловой скорости автоматически уменьшает подачу горючей смеси в цилиндры двигателя и снижает угловую скорость ко-
ленчатого вала с целью повышения долговечности двигателя. Ограничитель вступает в действие на той части внешней скоростной характеристики, на которой мощность двигателя почти не возрастает с увеличением угловой скорости коленчатого вала. Включение ограничителя соответствует максимальной угловой скорости ωmax = (0,8...0,9)ωN. Максимальной эффективной мощностью в этом случае является наибольшая мощность, которую может развить двигатель при отсутствии ограничителя, т.е. Nmax,соответствующая угловой скорости коленчатого вала ωN.
Внешняя скоростная характеристика дизеля представлена на рис. 2.3. Такие двигатели применяют на грузовых автомобилях, автобусах и легковых автомобилях.
У дизелей мощность не достигает максимального значения из-за неполного сгорания горючей (рабочей) смеси. Максимальной в этом случае считается мощность, которая соответствует моменту включения регулятора угловой скорости коленчатого вала, т. е. Nmaxпри угловой скорости ωN. Для дизелей максимальная угловая скорость коленчатого вала практически совпадает с угловой скоростью при максимальной мощности (ωmax = ωN).
Из рассмотренных внешних скоростных характеристик бензиновых двигателей и дизеля следует, что максимальные значения эффективного крутящего момента Мmaxи эффективной мощности Nmaxполучают при различных угловых скоростях коленчатого вала. При этом значения Мmахсмещены влево относительно значений Nmax,что необходимо для устойчивой работы двигателя, или, иначе говоря, для его способности автоматически приспосабливаться к изменению нагрузки на колеса автомобиля.
 |
| Рис. 2.3. Внешняя скоростная характеристика дизеля с регулятором угловой скорости коленчатого вала |
Например, автомобиль двигался по горизонтальной дороге при максимальной мощности двигателя и начал преодолевать подъем. В этом случае сопротивление дороги возрастает, скорость автомобиля и угловая скорость коленчатого вала уменьшаются, а крутящий момент двигателя увеличивается, обеспечивая возрастание тяговой силы на ведущих колесах автомобиля. Чем больше увеличение крутящего момента при уменьшении угловой скорости коленчатого вала, тем выше приспособляемость двигателя и меньше вероятность его остановки. У бензиновых двигателей увеличение (запас) крутящего момента достигает 30 %, а у дизелей — 15%.
Скоростные характеристики двигателей определяют экспериментально в процессе их испытаний на
специальных стендах. При проведении испытаний с двигателя снимают часть элементов систем охлаждения, питания (вентилятор, радиатор, глушитель, компрессор, насос гидроусилителя и др.), без которых он может работать на стендах.
Мощность и крутящий момент, измеренные при испытаниях и приведенные к условиям, соответствующим давлению окружающего воздуха 1 атм и температуре 15 °С, называют стендовыми. Их указывают в технических характеристиках, инструкциях, каталогах, проспектах и т. п.
В действительности мощность и момент двигателя, установленного на автомобиле, на 10...20 % меньше, чем стендовые. Это связано с размещением на двигателе элементов различных систем, которые демонтируют при испытаниях. Кроме того, давление и температура наружного воздуха при работе двигателя на автомобиле отличаются от таковых при измерениях.
Реальную внешнюю скоростную характеристику двигателя можно получить только на основании экспериментальных данных после его создания. Если же такие данные отсутствуют, например при проектировании нового двигателя, то внешнюю скоростную характеристику можно рассчитать, используя известные соотношения.
Для бензиновых двигателей
Для четырехтактных дизелей
Эффективный крутящий момент для бензиновых двигателей и дизелей определяется по формуле
В указанных формулах мощность выражается в кВт, крутящий момент — в Н·м, угловая скорость — в рад/с.
infopedia.su
Скоростная характеристика двигателя с некоторым приближением может быть построена по эмпирическим формулам С.Р. Лейдермана /2, с.14/:
, кВт;
, г/кВтч.
,
,
где 
- максимальная мощность двигателя, кВт;
- удельный расход топлива при максимальной мощности, г/кВтч;
- выбранная частота вращения коленчатого вала, мин-1;
-частота вращения, соответствующая максимальной мощности;
А, В, А0, В0, С0 -постоянные коэффициенты.
Для дизельного двигателя:
; 
;
;
;
;
=43930 кДж/кг
Таблица 2.1 – Скоростная характеристика двигателя
| | | | | | |
| об/мин | кВт | Нм | г/кВтч | кг/ч | % |
| 500 | 94,8 | 1810,4 | 295 | 28 | 28 |
| 900 | 184,5 | 1958,0 | 255 | 47 | 32 |
| 1300 | 270,1 | 1984,2 | 232 | 63 | 35 |
| 1700 | 336,3 | 1889,1 | 226 | 76 | 36 |
| 2100 | 367,8 | 1672,6 | 238 | 88 | 34 |
,
2.2 Крутящийся момент двигателя
2.3 Удельный расход топлива
g
=
2.4 Часовой расход
,
2.5 КПД
График построения внешней скоростной характеристики двигателя изобр. на А1. КЛДМ и М. 250401.125 ПЗ
3 Описание основных узлов машины
3.1 Силовые передачи
Сцепление. На автомобиле установлено в литом чугунном картере сухое фрикционное двухдисковое сцепление с периферийным расположением нажимных пружин.
Нажимной и средний ведущий диски сцепления отлиты из специального чугуна и имеют на наружной поверхности четыре равномерно расположенных по окружности обработанных шипа, которые входят в паз маховика. Такое соединение дает возможность перемещаться этим дискам в осевом направлении и одновременно обеспечивает передачу крутящего момента от маховика к нажимному и среднему ведущему дискам.
Ведомые диски составные, их ступицы изготовлены из хромистой стали, а диски из тонколистовой пружинной стали 65Г. С обеих сторон к ним приклёпаны фрикционные накладки.
К фланцам ступицы ведомых дисков приклёпывается гаситель крутильных колебаний (демпфер) фрикционного типа, предназначенный для устранения крутильных колебаний в силовой передаче автомобиля и уменьшения напряжений в ее элементах при резком изменении скоростного режима.
При выключении сцепления нажимной диск отходит назад не менее чем на 2 мм, и освобождает второй ведомый диск. Средний ведущий диск под действием пружины также отходит назад до упора кольца в планку, освобождая первый ведомый диск.
Коробка передач. Коробка передач трёхходовая, пятиступенчатая (с 5-й повышающей передачей), с синхронизаторами на 2 – 3 и 4 – 5 передачах.
Картер коробки передач крепится к картеру сцепления, поэтому двигатель, сцепление и коробка передач составляют единый силовой агрегат. Шестерни второй, третей и пятой передач вторичного вала установлены на подшипниках скольжения, выполненных в виде стальных втулок, имеющих специальное покрытие и пропитку. Шестерня первой передачи и заднего хода может перемещаться по шлицевой части вторичного вала. Осевое перемещение остальных шестерен ограниченно упорными шайбами и распорными втулками.
В переднем торце промежуточного вала сделан паз для привода валика масляного насоса. В приливах картера коробки передач установлена дополнительная ось, на которой на двух роликоподшипниках посажен блок промежуточных шестерен заднего хода.
Управление коробки передач осуществляется дистанционным приводом, который состоит из механизма, расположенного непосредственно на коробке передач, и системы тяг и рычагов, смонтированным в кабине. В приливах верхней крышки коробки передач смонтированы три штока, на каждом штоке неподвижно закреплены вилки переключения передач.
В эксплуатации возможны два вида регулировки привода коробки передач:
с целью обеспечения фиксации включенной коробки передач;
в случае невозможности вывода рычага из нейтрального положения для включения четвертой и пятой передач или первой передачи и заднего хода.
Раздаточная коробка двухскоростная с постоянно включенным приводом переднего моста. В раздаточной коробке установлен межосевой несимметричный дифференциал, предназначенный для распределения крутящего момента между ведущими мостами тягача.
Для повышения проходимости в тяжелых условиях межосевой дифференциал может быть заблокирован. В этом случае вал привода переднего моста и вал привода заднего моста вращаются с одинаковой скоростью. Смазка деталей раздаточной коробки осуществляется разбрызгиванием.
Управление раздаточной коробкой – дистанционное пневматическое, из кабины водителя, с помощью пневмораспределительного крана.
При включении первой (низшей) передачи воздух, подведенный под давлением в правую полость цилиндра, перемещает шток в крайнее левое положение, соединяя муфту с шестерней первой передачи.
При включении второй (высшей) передачи подведенный под давлением воздух в левую полость цилиндра перемещает поршни со штоком вправо, зацепляя муфту с шестерней второй передачи.
При включении блокировки дифференциала на высшей или низшей передаче воздух под давлением подводится дополнительно к блокировки, следовательно, поршень со штоком перемещается вправо.
При включении «Нейтрали» воздух подводится одновременно в обе полости цилиндра переключения передач.
Карданная передача. Крутящий момент от коробки передач передается к раздаточной коробке коротким карданным валом, который соединяет вторичный вал коробки передач с первичным валом раздаточной коробки.
Распределение крутящего момента между передним и задним ведущими мостами осуществляется двумя другими карданными валами, получающими вращение от соответствующих валов раздаточной коробки. Все три вала открытого типа, с шарнирами на игольчатых подшипниках.
Карданные валы привода переднего и заднего мостов изготовлены из тонкостенной стальной электросварной трубы.
Смазка в шлицевое соединение подводится через масленку, ввернутую в резьбовое отверстие на вилке.
Промежуточный карданный вал устанавливается между коробкой передач и раздаточной коробкой, состоит из трех фланцев-вилок и одной скользящей вилки и служит для передачи крутящего момента от коробки передач к раздаточной коробке.
Подшипники шарниров смазываются через угловую масленку, ввернутую в центральную часть крестовины. Для удержание смазки и предохранения от загрязнения подшипники снабжены резиновыми самоподжимными каркасными сальниками и торцевым уплотнением.
Карданные валы в собранном виде подвергаются на заводе динамической балансировке. Дисбаланс уменьшают с помощью пластин, которые привариваются на скользящей вилке и трубе Биение карданного вала на трубе в сборке с 
шарнирами не должно превышать 1,2 мм. На трубе вала и скользящей вилке выбиты стрелки для определения взаимного расположения сбалансированного комплекта.
Колесные и бортовые редукторы. Центральный редуктор переднего моста одноступенчатый, с одной парой конических шестерен, через дифференциал передает крутящий момент от двигателя на бортовые передачи. От бортовых передач, имеющих по одной паре цилиндрических шестерен, через кулаки и шарниры равных угловых скоростей крутящий момент передается на ведущие колеса.
Шарниры обеспечивают передачу крутящего момента и равномерного вращения колесами независимо от их поворота относительно продольной оси автомобиля.
Картер бортового редуктора состоит из двух частей: собственно картера и крышки, отлитых из ковкого чугуна. Расточка отверстий под подшипники дифференциала производится в собранном картере, поэтому замена отдельных частей картера не разрешается.
Между внутренними кольцами конических подшипников ведущей конической шестерни установлены распорная втулка и регулировочная шайба. Толщина регулировочной шайбы подбирается таким образом, чтобы обеспечивался необходимый предварительный натяг подшипников.
Дифференциал – конический, с сателлитами и двумя полуосевыми шестернями. Шестерни полуосей и сателлиты опираются в чашках дифференциала через опорные шайбы из бронзы.
Балка переднего моста составная, имеет шкворневое устройство для поворотных цапф ступиц колес.
Все рычаги рулевой трапеции составные: ступенчатые цилиндрические шкворни, запрессовываются в них с большим натягом.
Трапеция расположена сзади переднего моста, с помощью гнутой поперечной тяги обходя карданный вал привода переднего моста.
Ось шкворневого устройства имеет боковой наклон внутрь 7о и наклон назад 2,5о. Развал колес составляет 1о на каждое колесо.
studfiles.net
Наиболее важные характеристики — скоростные, нагрузочные и регулировочные — позволяют оценивать работу двигателей, эффективность их использования, техническое состояние и качество ремонта, сравнивать различные их типы и модели, а также судить о совершенстве конструкций новых двигателей
Скоростной характеристикой называются зависимости эффективной мощности Ne и эффективного крутящего момента Ме двигателя от угловой скорости коленчатого вала ωе.
У двигателя различают два типа скоростных характеристик: внешнюю (предельную) и частичные.
Внешнюю скоростную характеристику получают при полной нагрузке двигателя, т.е. при полной подаче топлива, частичные — при неполных нагрузках двигателя, или при неполной подаче топлива. На частичных скоростных характеристиках значения эффективной мощности и крутящего момента двигателя меньше, чем на внешней скоростной характеристике, но характер их изменения аналогичен. Тягово-скоростные свойства автомобиля. Определяют при работе двигателя только на внешней скоростной характеристике. Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя без ограничителя угловой скорости коленчатого вала представлена на рис. 3.3.
Рис.3.3.
Приведенные зависимости имеют следующие характерные точки:
Nmах — максимальная (номинальная) эффективная мощность;
ωN — угловая скорость коленчатого вала при максимальной мощности;
Мmах — максимальный крутящий момент;
ωм — угловая скорость коленчатого вала при максимальном крутящем моменте;
Nм — мощность при максимальном крутящем моменте;
MN — крутящий момент при максимальной мощности;
ωmin — минимальная устойчивая угловая скорость коленчатого вала при полной подаче топлива; для бензиновых двигателей ωmin = 80... 100 рад/с;
ωmax — максимальная угловая скорость коленчатого вала при полной подаче топлива, соответствующая максимальной скорости автомобиля при движении на высшей передаче; для бензиновых двигателей без ограничителей угловой скорости коленчатого вала
ωmах = (1,05... 1,1)ωN
Из рис. 3.3 видно, что эффективная мощность и эффективный крутящий момент двигателя возрастают с увеличением угловой скорости коленчатого вала, достигают максимальных значений при соответствующих угловых скоростях ωN и ωм, а затем уменьшаются с ростом ωe вследствие ухудшения наполнения цилиндров горючей смесью и увеличения трения. При этом возрастают динамические нагрузки, что приводит к ускоренному изнашиванию деталей двигателя.
В условиях эксплуатации двигатель работает главным образом в интервале угловых скоростей от ωм до ωN.
Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя с ограничителем угловой скорости коленчатого вала показана на рис.3.4. Такие двигатели применяют на грузовых автомобилях и автобусах. Ограничитель угловой скорости автоматически уменьшает подачу горючей смеси в цилиндры двигателя и снижает угловую скорость коленчатого вала с целью повышения долговечности двигателя.
Включение ограничителя соответствует максимальной угловой скорости ωmах = (0,8...0,9)ωN.
Внешняя скоростная характеристика дизеля. Такие двигатели применяют на грузовых автомобилях, автобусах и легковых автомобилях.
Рис. 3.5. Внешняя скоростная характеристика дизеля с регулятором угловой
скорости коленчатого вала
У дизелей мощность не достигает максимального значения при ωм вследствие неполного сгорания горючей (рабочей) смеси. Максимальная мощность, соответствует моменту включения регулятора угловой скорости коленчатого вала, т.е. Nmax при угловой скорости ωmax = ωN и МN. Скоростные характеристики двигателей определяют экспериментально в процессе их испытаний на специальных стендах.
При проведении испытаний с двигателя снимают часть элементов систем охлаждения, питания (вентилятор, радиатор, глушитель, компрессор, насос гидроусилителя и др.), без которых он может работать на стендах.
Если экспериментальная скоростная характеристика отсутствует, например при проектировании нового двигателя, то внешнюю скоростную характеристику можно рассчитать, используя известные соотношения.
Для бензиновых двигателей
Для четырехтактных дизелей
Эффективный крутящий момент для бензиновых двигателей и дизелей определяется по формуле
Читайте также:
lektsia.com
