موسسه آموزشی غیرانتفاعی "آموزشگاه فنی روسی"
"موتور احتراق داخلی"
"مشخصات موتور".
مشخصات اصلی یک موتور قدرت ، گشتاور و بازده سوخت است.
قدرت موتور
در موتور احتراق داخلی فشار گاز حاصل از احتراق مخلوط سوخت و هوا بر روی تاج پیستون عمل کرده و پیستون را در سیلندر حرکت می دهد. با حرکت پیستون ، گازها کار مفیدی انجام می دهند * ، و موتور قدرت خاصی را ایجاد می کند **.
*کار (A) زمانی اتفاق می افتد که نیرویی (F) به بدن وارد شود و تحت تأثیر این نیرو بدن حرکت کند (با فاصله S حرکت کند). به عبارت دیگر: کار مکانیکی مستقیماً با نیروی اعمال شده و مسافت طی شده متناسب است (A \u003d FS). واحد اندازه گیری برای کار در سیستم SI است ژول (J) یک ژول برابر با یک است نیوتنضرب در یک متر (1J \u003d Nm) ، یعنی اگر نیرویی از یک نیوتن جسمی با جرم یک کیلوگرم را در فاصله یک متر حرکت دهد ، پس چنین نیرویی برابر با یک ژول است.
**قدرت (P) برابر است با کار (A) انجام شده در یک زمان خاص (واحد زمان - t): P \u003d A / t (قدرت \u003d کار / زمان). واحد قدرت SI است وات (سه شنبه) یک وات برابر است با یک ژول تقسیم بر یک ثانیه (1W \u003d 1J / 1sec) ، یعنی اگر کاری از یک ژول در یک ثانیه انجام شود ، پس چنین کاری توان معادل یک وات را تولید می کند. یک واحد اندازه گیری غیر سیستمی برای قدرت ، کیلوگرم نیرو است که در یک متر ضرب در یک ثانیه (kgf m / s) تقسیم می شود. 1 کیلوگرم در متر مکعب \u003d 9.81 وات. ادبیات فنی خودرو همچنین از اسب بخار به عنوان یک واحد اندازه گیری استفاده می کند. یک اسب بخار برابر است با 75 کیلوگرم در متر مکعب و 735.5 وات.
به توان تولید شده توسط گازهای داخل سیلندرهای موتور گفته می شود قدرت نشانگر (پمن). قدرت نشانگر را نمی توان به طور کامل برای حرکت ماشین استفاده کرد ، زیرا بخشی از این نیرو صرف غلبه بر نیروهای اصطکاک در موتور (اصطکاک در بلبرینگ ها ، بین قسمت های گروه سیلندر-پیستون و مکانیسم توزیع گاز ، هم زدن روغن و غیره) و همچنین درایو کمکی می شود. مکانیسم ها (ژنراتور ، پمپ خنک کننده و غیره).
به نیرویی که می توان از میل لنگ موتور گرفته و برای رانندگی خودرو استفاده کرد ، قدرت م effectiveثر گفته می شود ( Ref)
توان موثر با توجه به میزان تلفات مکانیکی کمتر از توان مشخص شده است. تلفات مکانیکی به راحتی به عنوان بازده مکانیکی موتور (η) نشان داده می شوند.
راندمان موتور برابر با نسبت قدرت م effectiveثر و نشان داده شده است ( η
= Ref / پمن). بازده موتورهای مدرن در محدوده 0.7 - 0.9 است. مقدار کارایی به طور آزمایشی در تاسیسات ویژه (نصب ترمز درام یا نوع دیگر ، ایجاد نیروی ترمز مشخص) تعیین می شود.
قدرت موثر موتور با فرمول توصیف می شود: Ref \u003d پمن Vد n/ 2x60x75 (اسب بخار) ، جایی که در عدد است:
پi میانگین فشار گاز نشان داده شده (کیلوگرم بر متر مربع) است که بر روی پیستون عمل می کند.
Vd حجم کار موتور (متر مکعب) است ؛
n - دور موتور (دور در دقیقه) ؛
در مخرج:
2 - ضریب عددی (برای موتورهای چهار زمانه \u003d 2 ، برای موتورهای دو زمانه \u003d 1) ؛
60x75 - ضریب عددی برای تبدیل مقدار توان از "kgf m / min" به "اسب بخار".
از این فرمول نتیجه می گیرد که قدرت موثر موتور به: 1) فشار متوسط \u200b\u200bنشانگر گازهایی که بر روی پیستون کار می کنند ، 2) حجم کارکرد موتور و 3) تعداد چرخه های کاری انجام شده در مدت زمان شرط کارکرد موتور ، بیان شده در چرخش های میل لنگ ، بستگی دارد.
فشار متوسط \u200b\u200bنشانگر گازها (پمن) - فشار ثابت شرطی که در طی یک حرکت کار بر روی پیستون ، کار برابر با کار شاخص گازهای سیلندر را در طول چرخه کار انجام می دهد ، یعنی پمن \u003d ومن / Vc (نسبت کار شاخص گازها وi به واحد حجم کار استوانه Vج)
فشار متوسط \u200b\u200bنشانگر در بار نامی برای موتورهای چهار زمانه بنزینی 0.8 - 1.2 MPa ، برای موتورهای چهار زمانه دیزلی 0.7 - 1.1 MPa ، برای موتورهای دو زمانه دیزل 0.6 - 0.9 MPa است.
جابجایی موتور Vd برابر است با مجموع حجم کار همه استوانه های آن ( Vd \u003d Σ n Vج) حجم کار یک سیلندر ( Vج) برابر است با قطر قطر آن (d) و ضربه پیستون (ساعت) - ( Vc \u003d ده)
تعداد چرخه های کاردر یک دقیقه توسط موتور انجام می شود 2n / Tجایی که n - فرکانس چرخش میل لنگ ، تی - سکته مغزی موتور (تعداد ضربه در هر چرخه کار). برای یک موتور چهار زمانه ، T \u003d 4 ، و تعداد چرخه کار است n / 2.
از مقادیر فوق ، ثابت ها ، یعنی بدون تغییر ، بسته به طراحی موتور ، فقط تغییر مکان و ضربه موتور است. بقیه مقادیر متغیر هستند. مقادیر این مقادیر به حالت کارکرد و شرایط فنی موتور بستگی خواهد داشت. از فرمول می توان دریافت که با افزایش سرعت میل لنگ و فشار گازهای وارد بر پیستون ، قدرت موتور نیز افزایش می یابد. در این حالت ، عملکرد قدرت حاصل از سرعت چرخش HF خطی نیست ، که در نمودار نشان داده شده است (شکل 1).
این واقعیت نیاز به توضیح دارد.
واقعیت این است که فشار گازهای در حال کار بستگی به کامل بودن پر شدن سیلندرها با قسمت جدیدی از مخلوط سوخت و هوا ، سرعت و کامل بودن احتراق آن و درجه (ضریب) تمیز کردن بعدی سیلندرها از گازهای خروجی دارد. درجه پر شدن و تمیز کردن سیلندرها ، و همچنین سرعت و کامل بودن احتراق مخلوط سوخت و هوا ، با طراحی و تنظیم مکانیسم توزیع گاز ، سیستم های ورودی و خروجی ، سیستم سوخت و همچنین الگوریتم عملکرد سیستم سوخت رسانی ، احتراق ، هوا و شارژ سیستم های زمان بندی شیر و فقط در کم تعیین می شود درجه مربوط به سرعت چرخش میل لنگ است. موتور هنگام رسیدن به دور میل لنگ حداکثر توان را ایجاد می کند که با تنظیمات و عملکرد بهینه سیستم ها و مکانیزم های ذکر شده مطابقت دارد و شرایط لازم را برای تشکیل مخلوط ، احتراق مخلوط و تمیز کردن سیلندرها فراهم می کند. در تمام موارد دیگر (دور در دقیقه در بالا یا پایین) نشانگرهای قدرت موتور زیر حداکثر مقادیر خواهند بود.
در ادبیات فنی ، از انقلابی که در آن حداکثر توان اعلام شده موتور حاصل می شود ، به عنوان " حداکثر دور در دقیقه».
به موتورهایی که حداکثر توان آنها در سرعتهای زیاد میل لنگ (5000 دور در دقیقه یا بیشتر) رسیده می شود سرعت بالا (سرعت بالا). به موتورهایی که حداکثر توان آنها در سرعت پایین میل لنگ (کمتر از 5000 دور در دقیقه) می رسد گفته می شود آهسته در حال حرکت (سرعت کم). از نظر علاقه مصرف کننده به محصولات صنعت خودرو بسیار ساده است ، اما می توان گفت که شاخص های قدرت موتور ، ویژگی های سرعت خودرو را تعیین می کنند. یعنی یک موتور پرسرعت ، و همه چیزهای دیگر برابر ، ویژگی های سرعت بهتر یک ماشین را نسبت به یک موتور کم سرعت ارائه می دهد. خودرو در حداکثر دور در دقیقه به حداکثر سرعت خود خواهد رسید. وقتی موتور به حالت حداکثر قدرت می رسد ، موتور فقط برای غلبه بر نیروهای مقاومت در برابر حرکت شروع به کار می کند ، ماشین شتاب نمی گیرد.
برای ارزیابی مقایسه ای موتورهای مختلف از نظر کمال روند کار و طراحی ، مقدار " ظرفیت لیتر" قدرت لیتر برابر است با نسبت قدرت موتور به حجم کار آن ( پL \u003d پef / Vد) این مقدار نشان می دهد که چقدر می توان از یک لیتر قدرت موتور "حذف" کرد. هرچه ظرفیت لیتر بیشتر باشد ، ابعاد نسبی و وزن مخصوص موتور کوچکتر است ، شاخص های فنی و طراحی آن بالاتر است ، همه موارد دیگر برابر هستند. توان کم موتورهای مدرن در محدوده 15 - 37 کیلووات در لیتر - برای موتورهای بنزینی و 6 - 22 کیلووات در لیتر - برای موتورهای دیزلی است.
گشتاور
هنگام روشن شدن موتور ، گشتاوری بر روی میل لنگ آن ایجاد می شود که از طریق مکانیزم های انتقال قدرت به چرخ های محرک خودرو منتقل شده و خودرو را به حرکت در می آورد. گشتاور ( مk) برابر است با حاصلضرب نیرو ( F) روی شانه عمل او ( ر) و در نیوتن بار متر اندازه گیری می شود ( حایکس متر) یا در کیلوگرم نیروهای ضربدر یک متر (kgf x m).
Mk \u003d Fایکس ر;
در یک موتور ، نیروی عمل فشار گازها است. شانه نیرو میل لنگ میل لنگ است. هرچه فشار گاز وارد شده روی پیستون بیشتر باشد و شعاع لنگ بیشتر باشد ، موتور گشتاور بیشتری ایجاد می کند. فشار گازهای در حال کار به تعدادی از شرایط بحث شده در بخش قبلی (قدرت موتور) بستگی دارد. شعاع میل لنگ با طراحی موتور تعیین می شود.
گشتاور موتور با افزایش سرعت میل لنگ افزایش یافته و در اصطلاح به حداکثر مقدار خود می رسد. "حداکثر گشتاور دور در دقیقه"... دورهای میل لنگ مربوط به دورهای حداکثر گشتاور برای انواع متفاوت موتورها در محدوده 1500 - 3000 دور در دقیقه (موتورهای دیزلی) و 3000 - 4500 دور در دقیقه (موتورهای بنزینی) هستند. "اتصال" حداکثر گشتاور به rpm میل لنگ ، همانطور که در مورد نیرو وجود دارد ، به دلیل تنظیم مکانیسم توزیع گاز موتور تراکتورهای ورودی و خروجی آن و همچنین منبع تغذیه و سیستم مدیریت موتور است.
قدرت موتور و گشتاور با فرمول مرتبط هستند: مk \u003d 716.2 پef / n (kgf متر)
گشتاور توسط جعبه دنده به چرخ های محرک ماشین منتقل می شود و نیروی کشش چرخ های محرک را تعیین می کند: Ft \u003d مk x ج ایکس η
/رجایی که Ft نیروی کشش است. مk - گشتاور گشتاور ؛ ج - نسبت دنده کل گیربکس ؛ η
- بازده انتقال (0.88 - 0.95) ؛ ر - شعاع چرخ های محرک
از نظر علاقه مصرف کننده به محصولات خودرویی ، ساده شده است ، اما می توان گفت که گشتاور مشخصات کشش خودرو را تعیین می کند. هرچه گشتاور موتور بیشتر شود ، قدرت کششی چرخ های محرک نیز بیشتر می شود. افزایش سریع گشتاور موتور به دلیل افزایش شدید نیروی کشش در چرخ های محرک ، پویایی شتاب خوبی را نشان می دهد.
هرچه گشتاور در منطقه حداکثر باشد و کمتر نشود ، موتور بهتر برای تغییر سازگار است شرایط جاده (هرچند وقت کمتر باید دنده عوض کنید).
موتورهای کم سرعت گشتاور زیادی دارند.
راندمان سوخت
راندمان موتور اتومبیل با مقدار سوخت در گرم مصرف شده برای هر واحد قدرت در واحد زمان (یک ساعت) اندازه گیری می شود و " مصرف سوخت خاص» ( ge g / kWh). مصرف سوخت با افزایش سرعت میل لنگ افزایش می یابد و به کمال طراحی موتور و شرایط فنی آن بستگی دارد. جمع (کل) مصرف سوخت با مصرف سوخت در کیلوگرم در ساعت کار مشخص می شود و " مصرف سوخت ساعتی» ( GT کیلوگرم در ساعت) مصرف سوخت خاص را می توان با فرمول تعیین کرد ge \u003d GT 1000 / پef (g / kWh)
اضافه شده: 04/29/2005
قدرت موتور شاخص اصلی برای ارزیابی است وسیله نقلیه و مشخصات عملکردی آن در برخی کشورها از این شاخص برای محاسبه مالیات و هزینه بیمه نیز استفاده می شود.
متأسفانه ، شاخص های قدرت موتور مورد استفاده در عمل بین المللی در بسیاری از موارد به مقایسه مستقیم با یکدیگر امکان پذیر نیستند ، گرچه وابستگی های مشخصی بین واحدهای اندازه گیری منفرد وجود دارد ، به عنوان مثال:
و اگرچه کیلووات کاملاً ثابت شده است ، اما با توجه به استانداردهای مختلف و دستورالعمل های آزمایش ، همچنان برق تعیین می شود. سازمانهایی که روشهای اندازه گیری قدرت موتور را توسعه داده اند در زیر لیست شده اند. برخی از روشهای اندازه گیری به منظور دستیابی به بهترین هماهنگی ممکن در این زمینه ، قبلاً نیمه کاره رها شده اند.
DIN - موسسه استاندارد سازی آلمان
ECE - کمیسیون اقتصادی سازمان ملل متحد برای اروپا ، UNECE
EG - جامعه اقتصادی اروپا ، EEC
ISO - سازمان بین المللی استاندارد سازی ، ISO
JIS - استاندارد صنعتی ژاپن
SAE - انجمن مهندسان خودرو (ایالات متحده آمریکا)
در اصل ، قدرت موتور (P) از گشتاور موتور (Ma) و دور موتور (n) محاسبه می شود:
گشتاور موتور (Ma) بر حسب نیرو (P) بیان می شود که روی بازوی اهرم (I) عمل می کند:
P \u003d F × I × n
برای تعیین قدرت موتور ، این شاخص ها با استفاده از ترمزهای هیدرولیک یا ژنراتورهای الکتریکی ، روی نیمکت و نه روی خودرو اندازه گیری می شوند. با این کار کار انجام شده توسط موتور به گرما تبدیل می شود. برای تعیین مشخصه قدرت موتور در بار کامل ، اندازه گیری معمولاً پس از 250 - 500 دور در دقیقه انجام می شود.
در این حالت ، دو روش برای تعیین قدرت باید تشخیص داده شود:
توان خالص,
یا واقعی
موتور مورد آزمایش مجهز به تمام واحدهای کمکی لازم برای کارکرد خودرو - ژنراتور ، صدا خفه کن ، فن و غیره است.
قدرت ناخالص,
یا "قدرت آزمایشگاهی" (نیمکت)
موتور آزمایش شده مجهز به تمام واحدهای کمکی لازم برای عملکرد خودرو نیست. این قدرت مربوط به سیستم قبلی SAE است. قدرت ناخالص 10-20٪ بیشتر از توان خالص است.
در هر دو مورد ، "قدرت مثر" نامیده می شود:
R eff - اندازه گیری شده قدرت موتور نصب شده
P priv \u003d P zff × K
P private - توان کاهش یافته یا برای حالت مرجع خاصی دوباره محاسبه می شود
К - ضریب تصحیح.
حالت مرجع
به دلیل تراکم هوا متفاوت (به دلیل فشار اتمسفر ، دما و رطوبت) ، هوای جذب شده توسط موتور "سنگین تر یا سبک تر" است ، در حالی که مقدار مخلوط سوخت و هوا وارد موتور می شود بیشتر یا کمتر. بنابراین ، قدرت موتور اندازه گیری شده بیشتر یا کمتر خواهد شد.
با استفاده از یک عامل تصحیح با تبدیل توان اندازه گیری شده به یک حالت مرجع مشخص ، تغییرات در شرایط جوی در طول آزمون در نظر گرفته می شود. به عنوان مثال ، قدرت موتور برای هر 100 متر افزایش در ارتفاع حدود 1٪ کاهش می یابد و 100 متر از ارتفاع تقریباً مطابق با فشار اتمسفر 8 مگابایتی است.
استانداردها و دستورالعمل های آزمون مختلف ، حالت ها و روش های مختلف مرجع برای تبدیل توان اندازه گیری شده تحت شرایط واقعی جو در زمان آزمایش را ارائه می دهند:
استاندارد DIN 70020 |
استاندارد EEC 80/1269 (88/195) |
|
1013 / P root ریشه مربع (273 + t / 293) |
(99 / P s) 1.2 × (T / 198) 0.6 |
P - فشار هوای جوی
P s - فشار هوای جوی در هوای خشک (منهای فشار جزئی بخار آب)
t - دما ، С °
T - دما ، K
اما چنین محاسبه مجددی فقط برای موتورهای احتراق داخلی با احتراق جرقه (بنزین) قابل قبول است. از فرمولهای پیچیده تری برای موتورهای دیزلی استفاده می شود. قدرت موتور DIN به دلیل روشهای مختلف محاسبه برای فاکتورهای اصلاح ، 1-3٪ کمتر از توان تبدیل شده توسط EEC یا ISO / UNECE است. اولی ها زیبا هستند تفاوتهای قابل توجه از نظر قدرت JIS ژاپن یا SAE آلمان قدرت DIN با استفاده از قدرت ناخالص یا اشکال مخلوط قدرت ناخالص / خالص توضیح داده شد.
با این حال ، استانداردهای مدرن کنونی به طور فزاینده ای با استاندارد اصلاح شده ISO 1585 (توان خالص) سازگار هستند ، بنابراین تفاوت های قابل توجه قبلی (تا 25٪) دیگر مشاهده نمی شوند.
منبع: کاتالوگ "Car-Review"
|
|