Эмпирические и расчетные параметры двигателя внутреннего сгорания

Эмпирические и расчетные параметры двигателя внутреннего сгорания

 

Энергия, вырабатываемая двигателями внутреннего сгорания, используется автомобилями с различным характером изменения потребляемой мощности, который определяется условиями их эксплуатации. Двигатель внутреннего сгорания должен работать в широком диапазоне изменения частоты вращения и мощности. Этот диапазон определяется допустимыми условиями работы двигателя и автомобиля и может быть ограничен различными факторами, например, тепловой и механической напряженностью деталей двигателя, условиями протекания рабочего процесса.

 

 

 

Сравнительные данные двигателей

 

Расход топлива

 

1 — 200 мг/кВт·ч; 2- 220 мг/кВт·ч; 3- 240 мг/кВт·ч; 4 — 260 мг/кВт·ч; 5- 280 мг/кВт·ч; 6 — 300 мг/кВт·ч; 7 — 350 мг/кВт·ч; 8- 400 мг/кВт·ч; 9 — 500 мг/кВт·ч

 

Расход топлива

 

Сравнительные характеристики двигателей

 

Сравнительные характеристики двигателей

NAE — двигатель без наддува; SCE — двигатель с турбонаддувом; IC — двигатель с промежуточным охладителем.

 

Точка максимального крутящего момента

 

Точка кривой частоты вращения двигателя (относительно частоты вращения при мак­симальной выходной мощности), в которой развивается максимальный крутящий момент, указана В % (ηмdмахnominal·100).

 

Скоростные характеристики двигателя

 

Скоростные характеристики двигателя

 

Рабочий диапазон частот вращения коленчатого вала двигателя

 

Пример HTML-страницы

Это отношение частоты вращения коленчатого вала при полной нагрузке к номинальной частоте.

 

Рабочий диапазон частот вращения коленчатого вала двигателя

 

Увеличение крутящего момента двигателя

 

 

Увеличение крутящего момента двигателя

 

 

Мощность двигателя и атмосферные условия

 

Крутящий момент и, следовательно, выходная мощность двигателя в значительной степени определяются теплосодержанием заряда в ци­линдре. В свою очередь на теплосодержание этого заряда напрямую влияет количество воз­духа (точнее, кислорода) в заряде. Процессы, происходящие при работе двигателя на режиме полной нагрузки, могут быть рассчитаны в за­висимости от параметров окружающего воздуха: температуры, барометрического давления, влаж­ности. При этом частота вращения коленчатого вала или соотношение масс воздуха и топлива в рабочей смеси, объемный к.п.д. и суммарные потери мощности двигателя остаются неизмен­ными. Рабочая смесь становится богаче при повышении атмосферного давления. Только объемный к.п.д. (отношение давления в цилин­дре при нахождении поршня в ИМТ к давлению окружающего воздуха) остается неизменным для различных атмосферных условий при мак­симальном открытии дроссельной заслонки. Эффективность сгорания смеси ухудшается в холодном и разреженном воздухе, так как сте­пень испаряемости, турбулентность и скорость сгорания падают. Потери мощности (трение + газообмен + утечки рабочей смеси) снижают индикаторную мощность.

 

Влияние атмосферных условий

 

Количество воздуха, всасываемое двигателем, или подаваемое в двигатель турбонагнетателем, зависит от плотности окружающего воздуха. Бо­лее холодный, тяжелый и плотный воздух уве­личивает мощность двигателя. Эмпирическое правило: при увеличении высоты положения автомобиля над уровнем моря на каждые 100 м мощность двигателя падает приблизительно на 1%. Холодный воздух нагревается на несколько градусов перед входом его во впускной трубо­провод. При этом снижается плотность воз­духа, а, следовательно, и мощность двигателя. Влажный воздух по сравнению с сухим воздухом содержит меньше кислорода — это приводит к снижению мощности двигателя. Правда, такие потери незначительны и могут не учитываться. Большая влажность теплого воздуха в тропи­ческом климате может стать причиной более заметных потерь мощности.

 

Определение мощности двигателя

 

Эффективная мощность-это мощность, снимае­мая с коленчатого вала двигателя. Если измере­ние выполняется после трансмиссии, необходимо учесть потери в трансмиссии. Номинальная мощ­ность — это гарантируемая изготовителем мощ­ность двигателя на режиме полного дросселя и заданной частоты вращения. Номинальная мощ­ность соответствует эффективной мощности.

Формулы преобразования (см. таблицу ниже) применяются для перевода результатов динамометрических испытаний к нормальным (стандартным) атмосферным условиям, учиты­вающим влияние на мощностные показатели температуры и давления окружающего воздуха. При помощи этой процедуры плотность воздуха и, следовательно, эффективный объем воздуха в двигателе преобразуется в определенные «стандартные условия» для массы воздуха.

Таблица иллюстрирует наиболее важные стандарты, используемые для коррекции мощности.

 

Стандарты для коррекции мощностных параметров

 

Стандарты для коррекции мощностных параметров

Пример HTML-страницы

 

Величины измерений

 

Величины измерений

 

Расчетные уравнения для двигателей внутреннего сгорания

 

Расчетные уравнения для двигателей внутреннего сгорания

 

Переменные могут быть введены в уравнения в любых единицах измерения. Единицы измерения величины, которую необходимо рассчитать, выводятся из единиц измерения, выбранных из условий уравнения Числовые уравнения действительны только для указанных единиц измерения.

 

 

Рабочий объем и объем камеры сгорания двигателя

 

Приведенная ниже диаграмма применима для определения рабочего объема Vh и объема камеры сгорания Vc отдельного цилиндра и рабочего объема VH и объема камеры сгорания всего двигателя VC  соответственно.

 

Рабочий объем и объем камеры сгорания двигателя

Пример HTML-страницы

 

Например, двигатель с рабочим объемом 1,2 л и степенью сжатия ε= 8 имеет объем камеры сгорания 0,17л.

 

Ход поршня относительно ВМТ для ряда углов поворота коленчатого вала

 

Выполнено преобразование угла поворота коленчатого вала к перемещению поршня в мм.

Ход поршня относительно ВМТ для ряда углов поворота коленчатого вала

 

 

Например, если ход поршня относительно ВМТ равен 25 мм, то при угле поворота коленчатого вала в 450 ход поршня составит 140 мм.

При построении диаграммы принималось значение отношения длины шатуна к радиусу кривошипа l/r=4 (l- длина шатуна, r — радиус кривошипа, равный половине длины хода поршня). Однако, с достаточной степенью точности (ошибка — менее 2 %) значение l/r можно принять равным 3,5-4,5.

 

Скорость движения поршня

 

Скорость движения поршня

 

Например, при ходе поршня s = 86 мм и частоте вращения коленчатого вала п = 2800 мин-1 средняя скорость поршня;

vm = 8 м/с, а максимальная скорость поршня vmax = 13 м/с.

Диаграмма построена для vmax = 1,62 vm.

 

Увеличение плотности воздуха в цилиндре при наддуве (турбонаддуве)

 

Увеличение плотности заряда при наддуве в зависимости от коэффициента повышения давления в компрессоре, к.пд. компрессора и эффективности промежуточного охладителя воздуха (IC)

 

Увеличение плотности воздуха в цилиндре при наддуве (турбонаддуве)

 

p2/p1с— коэффициент повышения давления на стадии предварительного сжатия;

ρ21 — увеличение плотности;

ρ1 — плотность на входе компрессора;

ρ2 — плотность на выходе компрессора в кг/м3;

T’2/ Т2 — эффективность промежуточного охладителя;

Т2 — температура до промежуточного охладителя т воздуха; IC,

Т’2 — температура после промежуточного охладителя воздуха IC в К;

ηIsv — изоэнтропический кпд компрессора.

 

Давление и температура в конце сжатия

 

Давление и температура в конце сжатия

 

Пример HTML-страницы

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Пример HTML-страницы

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *