Что влияет на мощность двигателя внутреннего сгорания - Авто мастер
Avtonova37.ru

Авто мастер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что влияет на мощность двигателя внутреннего сгорания

Что такое номинальная мощность двигателя автомобиля

Номинальная мощность двигателя определяется из условия ре­ализации номинального тягового усилия
на первой основной скорости движения:
, кВт,
где

— номинальная сила тяги на крюке, Н ;

— масса трактора, кг;

— коэффициент сопротивления качению;

1 — номинальная скорость движения на первой основной передаче, км/ч;
— механический КПД трансмиссии, определяемый по эмпирической формуле (/1/;с.31);

— коэффициент эксплуатационной нагрузки двигателя;

g = 9,81 м/с 2 — ускорение свободного падения тел.

Расчетное значение мощности округляется и по окончательно принятому значению рассчитывают двигатель и характеристики трактора.

Данные тягового расчета трактора заносятся в табл.1 (Первая строка таблицы – данные рассчитываемой машины, вторая строка таблицы – данные машины прототипа).

Таблица 1.Данные тягового расчета трактора

Pн, кНPн l , кНm, кгG, кгРасчетные скорости трактора, км/сNн, кВт
основные транспортные

Тяговый расчет автомобиля

Тяговым расчетом определяются: полная масса автомобиля, расчетные скорости движения, передаточные числа трансмиссии и мощность двигателя. Исходными данными для расчета являются: наз­начение и тип автомобиля, номинальная грузоподъемность, макси­мальная скорость движения и величина приведенного (суммарного) коэффициента сопротивления дороги

на которой должна дости­гаться максимальная скорость автомобиля. В расчетах можно принимать = 0,03. 0,04.

Расчетом последовательности определяются:

1.2.1. Полная масса автомобиля:

где m — масса снаряженного автомобиля;

mг — масса груза (номинальная грузоподъемность);

n — число мест в кабине;

a = 75 кг — масса водителя или пассажира.

Масса снаряженного автомобиля принимается по прототипу (приложение 1, табл. 3, 4) или находится, задаваясь коэффициентом грузоподъемности:

Для грузовых автомобилей дорожной (нормальной) проходимости

= 0,9. 1,1. Сила тяжес­ти (вес) автомобиля: G = mg = m · 9,81, Н. Силы тяжести и мас­са автомобиля округляются с точностью не более четырех знаков.

Подбор шин и определение радиуса качения ведущих колес.

Подбор шин производится по нагрузке, приходящейся на колесо. Для нахождения нагрузки на колесо распределение массы по осям можно принять по прототипу. Находятся коэффициенты нагрузки передних и задних колес прототипа:

— полная масса заданного прототипа автомобиля;

и

— массы, приходящиеся на переднюю и заднюю оси авто­мобиля (приложение 1, табл. 3 и 4).

Массы, приходящиеся на передние и задние колеса проектируе­мого автомобиля, находятся по выражениям:

— полная масса проектируемого автомобиля;

1 — число колес передней оси автомобиля;

Z2 — число колес задней оси или тележки.

По ГОСТ 5613-86 следует подобрать размер шин, выписать их техническую характеристику и определить статический радиус колеса. Радиус качения ведущих колес определяется по выражению:

Номинальная мощность двигателя

Мощность двигателя, необходимая для движения полностью загруженного автомобиля с максимальной скоростью движения в за­данных условиях, определяется по формуле:

— полный вес автомобиля (сила тяжести),
G
= 9,81·
m,
Pwmax — сила сопротивления воздуха при V

Читать еще:  Газель бизнес с двигателем умз 4216 с гбо расход

max , в Н, опреде­ляемая по формуле (/1/, с.15);
— механический КПД трансмиссии, определяемый по эмпирической формуле (/1/, с.31)
V

max — максимальная скорость движения, км/ч.

Полученное значение номинальной мощности округляется и по окончательно принятому значению рассчитываются дизель и харак­теристики автомобиля. В случае установки на автомобиль карбю­раторного двигателя определяется его максимальная мощность. Значение мощности округляется и расчет двигателя выполняется для режима максимальной мощности.

Принцип работы ДВС. Рабочие циклы двигателя

На автомобилях устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых топливо сгорает внутри цилиндра. В основу их действия положено свойство газов расширяться при нагревании.

Рассмотрим принцип устройства и работы двигателя внутреннего сгорания, а также его рабочие циклы.

Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным.

Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.

Принцип работы ДВС (для просмотра нажмите на кнопку иллюстрации)
Крайние положения поршня, при которых он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней и нижней «мертвыми» точками (ВМТ и НМТ). Подробнее в статье как устроен двигатель внутреннего сгорания.

Впуск. По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение, вследствие чего свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь.

Сжатие. После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются.

Расширение или рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал.

При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 — 0.75 МПа, а температура до 950 — 1200 о С.

Читать еще:  Nissan murano z50 масло в двигатель сколько

Выпуск. При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной газопровод.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

В отличие от бензинового двигателя, при такте ‘впуск’ в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта ‘сжатие’ воздух нагревается до 600 о С. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

Впуск. При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздушного фильтра в цилиндр через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 — 0.095 МПа, а температура 40 — 60°С.

Сжатие. Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом.

Расширение или рабочий ход. Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6 — 9 МПа, а температура 1800 — 2000°С. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ в НМТ — происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3 — 0.5 МПа, а температура до 700 — 900 о С.

Выпуск. Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11 — 0.12 МПа, а температура до 500-700 о С. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Более подробно про работу дизеля в статье Дизельные двигатели. Устройство и принцип работы.

Принцип работы многоцилиндровых двигателей

На автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени).

Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы большинства четырехцилиндровых двигателей 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.

Диаграмма работы двигателя по схеме 1-2-4-3
Многоцилиндровые двигатели бывают рядными и V-образными. В рядных двигателях цилиндры расположены вертикально, а в V-образных — под углом. Последние характеризуются меньшей габаритной длиной по сравнению с первыми. Современные восьмицилиндровые двигатели выполняют двухрядными с V-образным расположением цилиндров.

Читать еще:  Восьмерочный карбюратор на 402 двигатель как поставить

Подробнее о потерях

Если сравнивать бензиновый и дизельный и ДВС, можно сказать что КПД бензинового мотора находится на более низком уровне – в пределах 20-25 %. Это обусловлено рядом причин. Если, к примеру, взять поступающее в ДВС топливо и «перевести» его в проценты, то получится как бы «100% энергии», которая передается мотору, а дальше, потери КПД:

  1. Топливная эффективность. Далеко не все потребляемое топливо сгорает, его большая часть уходит с отработанными газами. Потери на этом уровне составляют до 25% КПД. Сегодня, конечно, топливные системы усовершенствуются, появился инжектор, но и это не решает проблему на 100%.
  2. Второе – это тепловые потери. Часть тепла уходит из ДВС с выхлопными газами, кроме этого, мотор прогревает себя и ряд других элементов: свой корпус, жидкость в ДВС, радиатор. На все это приходится еще в пределах 35%.
  3. Третье, на что расходуется КПД – это механические потери. К ним относятся составляющие силового агрегата, где есть трение: шатуны, кольца, всякого рода поршни и т.д. Также сюда можно отнести потери, обусловленные нагрузкой от генератора, к примеру, чем больше электричества он вырабатывает, тем сильнее он притормаживает вращение коленвала. Конечно, различные смазки для ДВС играют свою роль, но все-таки полностью проблему трения они не решают, а это еще дополнительные потери до 20 % КПД.

Таким образом, в остатке КПД не более 20%. Сегодня существует бензиновые варианты, у которых показатель КПД несколько увеличен – до 25%, но, к сожалению, их не так много. К примеру, если автомобиль расходует 10 л топлива на 100 км, то всего лишь 2 л уйдут на работу двигателя, а все остальные – это потери.

Конечно, есть вариант увеличить мощность за счет расточки головки, но к нему прибегают довольно редко, поскольку это вносит определенные изменения в конструкцию ДВС.

Конструкторы постоянно стремятся увеличить КПД как бензинового, так и дизельного агрегатов. Увеличение количества выпускных/впускных клапанов, управление топливным впрыском (электронное), дроссельная заслонка, активное использование систем изменения фаз газораспределения и другие эффективные решения позволяют значительно повысить КПД. Конечно, в большей степени это относится к дизельным установкам.

С помощью таких усовершенствований современный дизель способен практически полностью сжечь дизтопливо в цилиндре, выдав максимальный показатель крутящего момента. Именно низкие обороты означают незначительные потери во время трения и возникающее в результате этого сопротивление. По этой причине дизельный двигатель является одним из производительных и экономичных, КПД которого довольно часто превышает отметку в 50%.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector