что такое коэффициент запаса крутящего момента

Устойчивость режима работы и запас крутящего момента двигателя

Крутящий момент, развиваемый двигателем при установившемся режиме, равен суммарному моменту сопротивлений движению автомобиля. В условиях эксплуатации момент сопротивления зависит от ряда факторов (профиля дороги и ее состояния, изменения сопротивления воздуха и т. п.) и может меняться в широких пределах. Для сохранения устойчивого режима движения важно, чтобы при изменении сопротивления движению равенство между моментом двигателя и моментом сопротивления восстанавливалось при возможно малом изменении скоростного режима двигателя.

На рис. 130 приведены кривые I/// эффективных крутящих моментов трех двигателей, соответствующие внешним скоростным характеристикам. На номинальном режиме все двигатели имеют одинаковый крутящий момент.

а тре-

тий двигатель без переключения передачи не сможет преодолеть этот момент.

, а второй двигатель без переключения передачи не сможет преодолеть этот момент.

Из рис. 130 видно, что если кривая крутящего момента имеет более крутой подъем, то при большем изменении сопротивления движению автомобиля частота вращения меняется, но двигатель

б состоянии на данной передаче преодолеть увеличенные сопротивления.

в зависимости от сопротивления движению автомобиля у дизеля не зависит от нагрузки, так как внешняя и частичная характеристики у него протекают почти одинаково.

Устойчивость режима автомобильного двигателя оценивают по запасу крутящего момента, который определяется отношением максимального крутящего момента к крутящему моменту, развиваемому двигателем на номинальном режиме; это отношение называют коэффициентом приспособляемости:

Крутящий момент двигателя пропорционален среднему эффективному давлению, поэтому

Частота вращения (п)метах, при которой достигается максимальный крутящий момент, является параметром, показывающим, в каком диапазоне изменения скоростного режима двигатель работает устойчиво по внешней характеристике. Этот диапазон оценивается величиной

у дизелей необходимо применять специальное корректирующее устройство (см. гл. XIV), увеличивающее цикловую подачу топлива при снижении частоты вращения.

Источник

Характеристики автомобильных двигателей. Внешние и частичные скоростные характеристики карбюраторного и дизельного двигателей. Коэффициент запаса крутящего момента.

Для оценки мощностных и экономических показателей двигателя при его работе в различных условиях пользуются характеристиками двигателя.

Характеристикой двигателя называется зависимость основных показателей его работы (мощности, крутящего момента, расхода топлива) от одного из параметров режима работы (частоты вращения коленчатого вала, нагрузки и др.).

Основные характеристики автомобильных двигателей определяются ГОСТ 14846-81 «Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний».

Скоростная характеристика, полученная при полной подаче топлива (полностью открытая дроссельная заслонка или соответствующее положение рейки топливного насоса дизеля) и углах опережения зажигания или начала впрыскивания топлива по техническим условиям на двигатель, называется внешней характеристикой двигателя.

Характеристики, соответствующие постоянным промежуточным положениям дроссельной заслонки или рейки топливного насоса, называются частичными скоростными характеристиками двигателя.

Внешние скоростные характеристики карбюраторного двигателя и дизеля приведены соответственно на Рис. 11.1.

Скоростную характеристику реального двигателя строят по результатам стендовых испытаний. Вал работающего двигателя нагружают с помощью тормоза, обеспечивая фиксирование частоты вращения от минимально устойчивой до максимально допустимой. При этом на каждой частоте замеряют тормозной момент М_Т в Нм и часовой расход топлива в кг/ч. По результатам испытаний строят кривые зависимости эффективного крутящего момента (Ме = М_Т) и часового расхода топлива G_T от частоты вращения вала двигателя n. Для построения графиков эффективной мощности P_e и удельного расхода топлива g_e используют формулы:

P_e = n M_e / 9550, кВт;

Рис.11.1

Характер кривой M_e обусловлен изменением среднего эффективного давления p_e. При полной подаче топлива наибольшее давление p_e, а значит, и наибольшее значение M_e получают при средних частотах вращения коленчатого вала. С понижением и повышением частоты величина p_e уменьшается вследствие ухудшения газообмена, а также больших потерь: тепловых при низких частотах вращения и механических при высоких.

Характер кривой P_e скоростной характеристики обусловливается тем, что эффективная мощность прямо пропорциональна не только давлению p_e, но и частоте вращения n. Мощность P_e возрастает до тех пор, пока увеличение частоты вращения компенсирует падение p_e.

На скоростной характеристике различают следующие частоты вращения коленчатого вала:

n_min – минимальная частота вращения, при которой возможна устойчивая работа двигателя при полной подаче топлива;

n_M – частота вращения, соответствующая максимальному крутящему моменту;

n_P – частота вращения, соответствующая максимальной мощности двигателя;

n_max – максимально возможная частота вращения коленчатого вала, устанавливаемая ограничителем (карбюраторный двигатель) или регулятором частоты вращения (дизель).

На скоростной характеристике дизеля (см. Рис. 11.1) в интервале частот вращения n_P – n_max показаны регуляторные ветви характеристики.

Приспособляемость двигателя к изменению нагрузки оценивается с помощью коэффициента приспособляемости:

или коэффициента запаса крутящего момента:

μ = (M_{e max} – M_eP ) 100% / M_eP

В карбюраторных двигателях k = 1,25. 1,35, в дизелях – 1,05. 1.2. Коэффициент приспособляемости характеризует способность двигателя преодолевать кратковременные перегрузки без переключения передач.

«Автомобильные двигатели»

Тепловой баланс двигателя.

Теплота, выделяемая при горении топлива, не может быть полностью трансформирована в полезную работу, так как даже в соответствии со вторым законом термодинамики часть ее неизбежно отдается холодному источнику. Расходование теплоты сгорания топлива, внесенного в двигатель за определенней период времени, на полезную работу и различные потери характеризуется тепловым балансом.

С помощью теплового баланса можно определить степень совершенства конструкции и регулировок двигателя и наметить пути улучшения экономичности его работы.

Уравнение теплового баланса:

где Q – теплота сгорания топлива, поступившего в двигатель;

Q_е – теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя;

Q_охл – теплота, переданная в охлаждающую среду через стенки цилиндра;

Q_Г – теплота, уносимая с отработавшими газами;

Q_нс – потери теплоты вследствие неполноты сгорания топлива;

Q_ост –остальные, не учтенные ранее тепловые потери.

В относительных величинах (%) уравнение теплового баланса можно записать в виде:

где q_е = (Q_е / Q) 100% , q_охл = (Q_охл / Q) 100% и т.д.

Теплоту сгорания Q (кДж/ч) определяют по часовому расходу топлива G_Т (кг/ч) с учетом его низшей теплотворной способности H_u (кДж/кг):

Количество теплоты Q_е (кДж/ч), эквивалентное эффективной мощности двигателя N_e (кВт):

Зная количество охладителя G_охл (кг/ч), проходящего через систему охлаждения в единицу времени, и температуры его на входе T₁ и выходе из системы T₂, можно определить Q_охл (кДж/ч):

где с_охл – теплоемкость охладителя, кДж/(кг К).

При известном количестве воздуха (горючей смеси) G_см (кг/ч), поступающего в двигатель в единицу времени, его температуре T_см (К) и температуре отработавших газов T_Г (К) количество теплоты (кДж/ч), уносимой с этими газами, находят по формуле:

где c ′′ _p – теплоемкость отработавших газов при постоянном давлении, кДж/(кг град);

c_p – теплоемкость горючей смеси при постоянном давлении, кДж/(кг град).

Потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива (кДж/ч) определяются только для карбюраторных двигателей при значении коэффициента избытка воздуха α

Источник

Скоростная характеристика карбюраторного двигателя. Условие снятия. Коэффициент запаса крутящего момента.

Скоростная характеристика двигателя — это зави­симость эффективной мощности N_e, крутящего момента М_к, среднего эффективного давления р_е, часового G_т, удельного gv 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 η_v коэффициента избытка воздуха α, температуры отрабо­тавших газов t_r, 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.

Скоростная характеристика карбюраторного двигателя. В со­ответствии с ГОСТ скоростные внешние характеристики определяют при полностью открытом дросселе, включенном зажигании и подаче топлива с углами опережения зажигания, указанными в технических условиях на двигатель.

При снятии внешней скоростной характеристики в зависи­мости от укомплектованности двигателя вспомогательными устройствами и оборудованием определяют мощность нетто или мощность брутто.

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, ус­тановленной техническими ус­ловиями на двигатель для мощности нетто (или для мощ­ности брутто), а также часто­там вращения при максималь­ном крутящем моменте и ми­нимальном удельном расходе топлива и начале срабатыва­ния ограничителя частоты вра­щения.

В технических условиях на двигатель указывается гаран­тируемая мощность нетто для

установленной техническими условиями частоты вращения ко­ленчатого вала или приводится вся скоростная внешняя харак­теристика мощности нетто. Может также указываться гаранти­руемая мощность брутто для установленной техническими ус­ловиями частоты вращения коленчатого вала.

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.

Скоростная характеристика карбюраторного двигателя ЗИЛ-130 приведена на рис. Характеристика снята с включенным ограничителем частоты вращения. Зависимости М_ко=f/(n) и N_eo = f(n) относятся к крутящему моменту и мощно­сти, приведенным к стандартным атмосферным условиям (баро­метрическое давление р₀=100 кПа, температура воздуха Т₀ = 293 К).

Кроме основных зависимостей, для двигателя ЗИЛ-130 при­ведено также изменение расхода воздуха G_в, коэффициента на­полнения η_v, угла опережения зажигания φ_заж, разрежения за дроссельной заслонкой карбюратора Δр_к и условного среднего давления механических потерь р_м при скоростной характеристике.

В соответствии с ГОСТ 18509—80 «Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний» для оценки дина­мических свойств дизелей служат корректорный коэффициент запаса крутящего момента μ_ки номинальный коэффициент за­паса крутящего момента μ.

где М _к.mах — максимальное значение крутящего момента при стандартных атмосферных условиях, температуре и плотности топлива; М _{к. N}—значение крутящего момента на режиме максимальной мощности; М_к._н — значение крутящего момента на режиме номинальной мощности (М_к._н =9500N_е/n_н).

При сравнении дизеля и карбюраторного двигателя в усло­виях скоростной характеристики по показателям топливной экономичности следует отметить, что кривая удельного расхода топлива для дизеля проходит ниже, чем для карбюраторного двигателя, вследствие более высокой степени сжатия и эффек­тивного- КПД.

Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 86 ; Нарушение авторских прав

Источник

Коэффициент запаса крутящего момента карбюраторного двигателя на внешней скоростной характеристике

В карбюраторных двигателях при увеличении нагрузки происходит падение частоты вращения, что влечёт за собой возрастание (η_V) и (η_м) [рис. 1, б)]. Индикаторный КПД в зависимости от частоты вращения изменяется незначительно. Для преодоления временных перегрузок при увеличении нагрузки в карбюраторе в действие вступает экономайзер. Его работа на режимах больших нагрузок приводит к уменьшению коэффициента избытка воздуха. За счёт взаимного изменения параметров (α, η_V и η_м) повышается среднее эффективное давление (p_e), а это – причина крутого протекания кривой момента (М_к), что свидетельствует о хорошей приспосабливаемости карбюраторного двигателя к преодолению внешних нагрузок. Коэффициент запаса крутящего момента карбюраторного двигателя

Рис. 1. Скоростная характеристика карбюраторного двигателя.

а) – Изменение параметров цикла;

б) – Изменение показательной работы двигателя.

Для карбюраторных двигателей μ=20-40%. Значение минимального удельного расхода (g_{e min}) топлива приходится на область (n_M-n_N), когда достигается максимальное произведение коэффициентов (n_in_м). Точка минимального удельного расхода (g_{e min}) не совпадает с точкой максимальной мощности (N_{e max}) и лежит левее последней.

Источник

Что такое коэффициент запаса крутящего момента

УСТОЙЧИВОСТЬ РЕЖИМА РАБОТЫ И ЗАПАС КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Крутящий момент, развиваемый двигателем при установившемся режиме, равен суммарному моменту сопротивлений движению автомобиля. При эксплуатации автомобиля момент сопротивления зависит от ряда факторов (профиль дороги и ее состояние, изменение сопротивления воздуха и т. п.) и может меняться в широких пределах. Для сохранения устойчивого режима движения важно, чтобы при изменении сопротивления движению равенство между моментом двигателя и моментом сопротивления восстанавливалось при возможно малом изменении скоростного режима двигателя.

На номинальном режиме все двигатели имеют одинаковый крутящий момент.

Момент сопротивления М21 все двигатели могут преодолеть при номинальном числе оборотов коленчатого вала. Если по условиям движения момент сопротивления увеличивается так, что он будет соответствовать кривой MSi, то равновесный режим для первого двигателя наступит при числе оборотов п2 (число оборотов коленчатого вала уменьшается на Апг), для второго — при п3 (на Ап2), а для третьего — при щ (на Ans).

Если сопротивление движению автомобиля будет соответствовать кривой MS3, то для первого двигателя равновесный режим наступит при числе оборотов пь (число оборотов уменьшается на Ani), для второго — при пв (на Am), а третий двигатель без переключения передачи не сможет преодолеть эту нагрузку.

Если крутящий момент изменяется по кривой, имеющей более крутой подъем, то при изменении сопротивления движению автомобиля число оборотов меняется в более узких пределах. При резком увеличении этого сопротивления мощности двигателя будет достаточно для его преодоления.

При работе карбюраторного двигателя на частичных нагрузках кривая Neкруче, чем при полной нагрузке, поэтому изменение числа оборотов в случае изменения сопротивлений происходит в более узких пределах. Характер изменения Anв зависимости от сопротивления движению автомобиля у дизеля не зависит от нагрузки, так как внешняя и частичная характеристики у него протекаютпочтиодинаково.

Устойчивость режима автомобильного двигателя оценивают по запасу крутящего момента, который определяется отношением максимального крутящего момента к крутящему моменту, развиваемому двигателем на номинальном режиме. Это отношение, называемое коэффициентом приспособляемости.

Карбюраторные двигатели обладают сравнительно устойчивым режимом, коэффициент приспособляемости у них К = 1,25н-^1,35. У дизелей характеристика крутящего момента протекает более полого и коэффициент приспособляемости не превышает 1,15. Для улучшения коэффициента приспособляемости у дизелей необходимо применять специальное корректирующее устройство (см. гл. XII), увеличивающее цикловую подачу топлива при снижениичислаоборотов.

Источник