INSTITUȚIA EDUCAȚIONALĂ NON-PROFITUALĂ „ȘCOALA TEHNICĂ RUSĂ”
"MOTOR CU COMBUSTIE INTERNA"
"Caracteristicile motorului."
Principalele caracteristici ale unui motor sunt puterea, cuplul și consumul de combustibil.
Puterea motorului.
În motor combustie interna presiunea gazului rezultată din arderea amestecului aer-combustibil acționează asupra coroanei pistonului și deplasează pistonul în cilindru. Prin deplasarea pistonului, gazele fac o muncă utilă *, iar motorul dezvoltă o anumită putere **.
*Loc de munca (A) apare atunci când o forță (F) acționează asupra corpului și sub influența acestei forțe corpul se mișcă (se mișcă la o distanță S). Cu alte cuvinte: Lucrul mecanic este direct proporțional cu forța aplicată și distanța parcursă (A \u003d FS). Unitatea de măsură pentru lucru în sistemul SI este Joule (J). Un Joule este egal cu unul Newtonînmulțit cu un metru (1J \u003d Nm), adică dacă o forță a unui Newton mișcă un corp cu masa de un kg pe o distanță de un metru, atunci o astfel de forță este egală cu un Joule.
**Putere (P) este egal cu munca (A) efectuată într-un anumit timp (unitate de timp - t): P \u003d A / t (Putere \u003d Muncă / Timp). Unitatea SI de putere este Watt (Marți). Un Watt este egal cu un Joule împărțit la o secundă (1W \u003d 1J / 1sec), adică dacă o lucrare de un Joule se face într-o secundă, atunci o astfel de lucrare reproduce o putere egală cu un Watt. Unitatea de măsură în afara sistemului este puterea kilogramului înmulțit cu un metru împărțit la o secundă (kgf m / s). 1 kgf m / s \u003d 9.81W. Literatura tehnică auto utilizează, de asemenea, puterea ca unitate de măsură. O putere este egală cu 75 kgf m / s și 735,5 W.
Puterea dezvoltată de gazele din interiorul cilindrilor motorului este numită indicator de putere (Pi). Puterea indicatorului nu poate fi utilizată pe deplin pentru mișcarea mașinii, deoarece o parte din această putere este cheltuită pentru depășirea forțelor de frecare din motorul însuși (frecare în rulmenți, între părțile grupului cilindru-piston și mecanismul de distribuție a gazului, agitarea uleiului etc.), precum și acționarea auxiliarului mecanisme (generator, pompă de lichid de răcire etc.).
Puterea care poate fi preluată din arborele cotit al motorului și utilizată pentru a conduce mașina se numește putere efectivă ( Ref).
Puterea efectivă este mai mică decât puterea indicată de cantitatea de pierderi mecanice. Pierderile mecanice sunt reprezentate în mod convenabil ca eficiența mecanică a motorului (η).
Eficiența motorului este egală cu raportul dintre puterea efectivă și indicată ( η
= Ref / Pi). Eficiența motoarelor moderne se încadrează în intervalul 0,7 - 0,9. Valoarea eficienței este determinată experimental pe instalații speciale (instalații de frânare de tambur sau de alt tip, dezvoltând o forță de frânare dată).
Puterea efectivă a motorului este descrisă prin formula: Ref \u003d peu Vd n/ 2x60x75 (hp), unde în numerator:
pi este presiunea medie indicată a gazului (kg / m2) care acționează asupra pistonului;
Vd este volumul de lucru al motorului (metri cubi);
n - turația motorului (rpm);
în numitor:
2 - coeficient numeric (pentru motoarele în patru timpi \u003d 2, pentru motoarele în doi timpi \u003d 1);
60x75 - un coeficient numeric pentru conversia valorii puterii de la "kgf m / min" la "cai putere".
Din formulă rezultă că puterea efectivă a motorului depinde de: 1) presiunea medie indicată a gazului care acționează asupra pistonului, 2) deplasarea motorului și 3) numărul de cicluri de lucru efectuate în timpul funcționării condiționate a motorului, exprimat în rotații ale arborelui cotit.
Presiunea medie indicată a gazelor (pi) - presiune constantă condiționată care, acționând asupra pistonului în timpul unei curse de lucru, efectuează o muncă egală cu lucrul indicator al gazelor din cilindru în timpul ciclului de lucru, adică pi \u003d ȘIeu / Vc (raportul de lucru indicator al gazelor ȘIi la unitatea volumului de lucru al cilindrului Vc).
Presiunile medii ale indicatorului la sarcină nominală pentru motoarele pe benzină în patru timpi sunt de 0,8 - 1,2 MPa, pentru motoarele diesel în patru timpi 0,7 - 1,1 MPa, pentru motoarele diesel în doi timpi 0,6 - 0,9 MPa.
Cilindrul motorului Vd este egal cu suma volumelor de lucru ale tuturor cilindrilor săi ( Vd \u003d Σ n Vc). Volumul de lucru al unui cilindru ( Vc) este egal cu produsul cu diametrul său (d) și cursa pistonului (h) - ( Vc \u003d dh).
Numărul de cicluri de lucruefectuat de motor într-un minut este 2n / TUnde n - frecvența de rotație a arborelui cotit; T - cursa motorului (numărul de curse pe ciclu de lucru). Pentru un motor în patru timpi, T \u003d 4, iar numărul de cicluri de funcționare este n / 2.
Dintre valorile de mai sus, constante, adică nemodificate, în funcție de designul motorului, sunt doar deplasarea și cursa motorului. Restul cantităților sunt variabile. Valorile acestor valori vor depinde de modul de funcționare și de starea tehnică a motorului. Din formula se poate observa că, odată cu creșterea vitezei arborelui cotit și a presiunii gazelor care acționează asupra pistonului, va crește și puterea motorului. În acest caz, funcția puterii de la viteza de rotație a HF nu este liniară, ceea ce este ilustrat în grafic (Fig. 1).
Acest fapt necesită unele explicații.
Faptul este că presiunea gazelor de lucru depinde de completitudinea umplerii buteliilor cu o nouă porțiune a amestecului aer-combustibil, de viteza și completitudinea arderii sale și de gradul (coeficientul) de curățare ulterioară a buteliilor de gazele de eșapament. Gradul de umplere și curățare a buteliilor, precum și viteza și completitudinea arderii amestecului combustibil-aer, sunt determinate de proiectarea și setarea mecanismului de distribuție a gazului, a sistemelor de admisie și evacuare, a sistemului de combustibil, precum și a algoritmului de funcționare a alimentării cu combustibil, a aprinderii, a aerului supraalimentat și a sistemelor de sincronizare a supapelor și numai în condiții de gradul este legat de viteza de rotație a arborelui cotit. Puterea maximă este dezvoltată de motor atunci când se atinge turația arborelui cotit, care va corespunde setărilor și performanțelor optime ale sistemelor și mecanismelor enumerate, oferind condițiile necesare pentru formarea amestecului, arderea amestecului și curățarea cilindrilor. În toate celelalte cazuri (rpm peste sau sub) indicatorii de putere ai motorului vor fi sub valorile maxime.
În literatura tehnică, rotațiile la care se atinge puterea maximă declarată a motorului sunt denumite „ putere maximă rpm».
Sunt apelate motoarele a căror putere maximă este atinsă la viteze mari ale arborelui cotit (5000 rpm sau mai mult) viteza mare (viteza mare). Sunt apelate motoarele a căror putere maximă este atinsă la viteze reduse ale arborelui cotit (mai puțin de 5000 rpm) mișcare înceată (viteza mica). Din punctul de vedere al interesului consumatorilor pentru produsele industriei auto, este foarte simplificat, dar putem spune că indicatorii de putere ai motorului determină proprietățile de turație ale mașinii. Adică, un motor cu viteză mare, toate celelalte lucruri fiind egale, va oferi caracteristici de viteză mai bune ale unei mașini decât un motor cu viteză mică. Vehiculul va atinge viteza maximă la putere maximă rpm. Când motorul atinge modul de putere maximă, motorul începe să funcționeze doar pentru a depăși forțele de rezistență la mișcare, mașina nu accelerează.
Pentru o evaluare comparativă a diferitelor motoare în ceea ce privește perfecțiunea procesului de lucru și a proiectării, utilizați valoarea capacitate litru". Puterea litrului este egală cu raportul dintre puterea motorului și volumul său de lucru ( PL \u003d Pef / Vd). Această valoare arată cât de multă putere poate fi „îndepărtată” de la un litru din cilindrada motorului. Cu cât este mai mare capacitatea de litri, cu atât dimensiunile relative și greutatea specifică a motorului sunt mai mici, cu atât sunt mai mari indicatorii tehnici și de proiectare, toate celelalte lucruri fiind egale. Puterea litrelor motoarelor moderne se situează în intervalul 15 - 37 kW / l - pentru motoarele pe benzină și 6 - 22 kW / l - pentru motoarele diesel.
Cuplu
Când motorul funcționează, pe arborele cotit se dezvoltă un cuplu, care este transmis prin mecanismele de transmisie către roțile motoare ale mașinii și pune mașina în mișcare. Cuplu ( Mk) este egal cu produsul forței ( F) pe umărul acțiunii sale ( r) și se măsoară în newtoni de ori pe metru ( Hx m) sau în kilograme forțe înmulțite cu un metru (kgf x m).
Mk \u003d Fx r;
Într-un motor, forța de acțiune este presiunea gazelor. Umărul forței este manivela arborelui cotit. Cu cât presiunea gazului acționează asupra pistonului și cu cât raza manivelei este mai mare, cu atât motorul se dezvoltă mai mult. Presiunea gazelor de lucru depinde de o serie de condiții discutate în subsecțiunea anterioară (Puterea motorului). Raza manivelei este determinată de proiectarea motorului.
Cuplul motor crește odată cu creșterea turației arborelui cotit și atinge valoarea maximă la așa-numita. "cuplu maxim rpm"... Rotațiile arborelui cotit corespunzătoare rotațiilor cuplului maxim pentru tipuri diferite motoarele sunt cuprinse între 1500 - 3000 rpm (motoare diesel) și 3000 - 4500 rpm (motoare pe benzină). „Legarea” cuplului maxim la turația arborelui cotit, ca și în cazul puterii, se datorează setării mecanismului de distribuție a gazului motorului din tracturile sale de admisie și evacuare, precum și a sursei de alimentare și a sistemului de gestionare a motorului.
Puterea și cuplul motorului sunt legate de formula: Mk \u003d 716,2 Pef / n (kgf m);
Cuplul este transmis prin transmisie la roțile motoare ale mașinii și determină forța de tracțiune a roților motoare: Ft \u003d Mk x c X η
/rUnde Ft este forța de tracțiune; Mk este cuplul; c - raportul de transmisie total al transmisiei; η
- eficiența transmisiei (0,88 - 0,95); r - raza roților motoare.
Din punct de vedere al interesului consumatorilor pentru produsele auto, este simplist, dar putem spune că cuplul determină caracteristicile de tracțiune ale mașinii. Cu cât motorul se dezvoltă mai mult, cu atât efortul de tractare pe roțile motoare este mai mare. Creșterea rapidă a cuplului motor indică o dinamică bună a accelerației datorită creșterii intense a forței de tracțiune pe roțile motoare.
Cu cât cuplul este mai mare în regiunea maximă și nu scade, cu atât motorul este mai bine adaptat să se schimbe starea drumului (cu cât mai rar trebuie să schimbi vitezele).
Motoarele cu viteză redusă au cupluri mari.
Eficienta consumului de combustibil
Eficiența unui motor de mașină se măsoară prin cantitatea de combustibil în grame consumată pentru fiecare unitate de putere pe unitate de timp (o oră) și se numește „ consumul specific de combustibil» ( ge g / kWh). Consumul de combustibil crește odată cu creșterea vitezei arborelui cotit și depinde de perfecțiunea designului motorului și de starea sa tehnică. Total (total) consumul de combustibil se caracterizează prin consumul de combustibil în kilograme pe oră de funcționare și se numește „ consumul orar de combustibil» ( GT kg / h). Consumul specific de combustibil poate fi determinat de formulă ge \u003d GT 1000 / Pef (g / kWh).
Adăugat: 29.04.2005
Puterea motorului este principalul indicator pentru evaluare vehicul și caracteristicile sale de performanță. În unele țări, acest indicator este utilizat și pentru calcularea impozitelor și a costului asigurării.
Din păcate, indicatorii de putere ai motorului utilizați în practica internațională în multe cazuri nu se pretează la o comparație directă între ei, deși există dependențe clare între unitățile individuale de măsură, de exemplu:
Și, deși kilowatul a devenit deja destul de ferm stabilit, puterea continuă să fie determinată în conformitate cu diferite standarde și instrucțiuni de testare. Mai jos sunt enumerate organizațiile care au dezvoltat metode de măsurare a puterii motorului. Unele metode de măsurare au fost deja parțial abandonate pentru a se realiza cea mai bună armonizare posibilă în acest domeniu.
DIN - Institutul German pentru Standardizare
ECE - Comisia Economică a Națiunilor Unite pentru Europa, UNECE
EG - Comunitatea Economică Europeană, CEE
ISO - Organizația Internațională pentru Standardizare, ISO
JIS - Standard industrial japonez
SAE - Society of Automotive Engineers (SUA)
În principiu, puterea motorului (P) se calculează din cuplul motorului (Ma) și turația motorului (n):
Cuplul motor (Ma) este exprimat în termeni de forță (P), care acționează asupra brațului pârghiei (I):
P \u003d F × I × n
Pentru a determina puterea motorului, acești indicatori sunt măsurați pe o bancă și nu pe un vehicul, folosind frâne hidraulice sau generatoare electrice. Aceasta transformă munca efectuată de motor în căldură. Pentru a determina caracteristica de putere a motorului la sarcină maximă, măsurătorile sunt luate de obicei după 250 - 500 rpm.
În acest caz, ar trebui să se distingă două metode de determinare a puterii:
Puterea netă,
sau real
Motorul supus încercării este echipat cu toate unitățile auxiliare necesare pentru funcționarea vehiculului - un generator, o toba de eșapament, un ventilator etc.
Puterea brută,
sau „putere de laborator” (bancă)
Motorul testat nu este echipat cu toate unitățile auxiliare necesare pentru funcționarea vehiculului. Această putere corespunde sistemului anterior SAE; puterea brută este cu 10-20% mai mare decât puterea netă.
În ambele cazuri, se numește „putere efectivă”:
R ef - măsurată puterea instalată a motorului
P priv \u003d P zff × K
R priv - putere redusă sau convertită într-o anumită stare de referință
К - factor de corecție.
Stare de referință
Datorită densității diferite a aerului (datorită presiunii atmosferice, temperaturii și umidității), aerul aspirat de motor este „mai greu sau mai ușor”, în timp ce cantitatea de amestec combustibil-aer care intră în motor va fi mai mult sau mai puțin. Prin urmare, puterea măsurată a motorului va fi mai mare sau mai mică.
Variațiile condițiilor atmosferice din timpul încercării sunt luate în considerare prin intermediul unui factor de corecție, transformând puterea măsurată într-o stare de referință specificată. De exemplu, puterea motorului este redusă cu aproximativ 1% pentru fiecare creștere de 100 m în altitudine, iar 100 m în altitudine corespunde unei presiuni atmosferice de aproximativ 8 mbar.
Diferite standarde și instrucțiuni de testare oferă diferite stări de referință și metode pentru conversia puterii măsurate în condiții atmosferice reale în momentul testării:
|
DIN 70020 standard |
Standardul CEE 80/1269 (88/195) |
|
|
1013 / P × rădăcină pătrată (273 + t / 293) |
(99 / P s) 1,2 × (T / 198) 0,6 |
P - presiunea atmosferică a aerului
P s - presiunea atmosferică a aerului pe timp uscat (minus presiunea parțială a vaporilor de apă)
t - temperatura, ° C
T - temperatura, K
Dar o astfel de recalculare este acceptabilă numai pentru motoarele cu ardere internă cu aprindere prin scânteie (benzină). Pentru motoarele diesel sunt utilizate formule mai complexe. Puterea motorului DIN este cu 1-3% mai mică decât puterea convertită CEE sau ISO / UNECE datorită diferitelor metode de calcul pentru factorii de corecție. Primele sunt drăguțe diferențe semnificative în termeni de putere japoneză JIS sau SAE din standardul DIN german au fost explicate prin utilizarea puterii brute sau a formelor mixte de putere brută / netă.
Cu toate acestea, standardele actuale moderne sunt din ce în ce mai în concordanță cu standardul revizuit ISO 1585 (putere netă), astfel încât diferențele semnificative anterioare (până la 25%) nu mai sunt întâlnite.
Sursa: Catalogul „Revizuirea mașinii”
|
||||||||||||
|
Se încarcă ...