Ім'я файлу: Урок 3. Крутний момент. Ефективний ККД. Питомі показники парамет
Розширення: docx
Розмір: 50кб.
Дата: 22.01.2023
скачати
Розширення: docx
Розмір: 50кб.
Дата: 22.01.2023
скачати
Урок 3. Крутний момент. Ефективний ККД. Питомі показники параметрів двигуна
Дуже важливою величиною, що характеризує працездатність двигуна, є крутний момент, що розвивається на його валу.
Крутним моментом називається твір сили (в кг) на плече її дії (в м).
При роботі двигуна на його валу розвивається певний крутний момент, який через силову передачу передається провідним колесам і призводить автомобіль в рух.
Крутний момент двигуна залежить від сили Т, яка додається до кривошипа вала, і від радіуса кривошипа.
Економічність роботи автомобільного двигуна вимірюється кількістю палива (в г), витраченого на кожну одиницю потужності (в д. С.) За 1 год. Ця величина називається питомим витратою палива ge. Величина питомої витрати палива залежить від досконалості конструкції двигуна (ступеня стиснення і т. П.) І його обслуговують систем і значною мірою від стану двигуна, якості догляду за ним і його регулювання. При гарному догляді за двигуном можна значно підвищити економічність його роботи.
Ефективна потужність двигуна, що розвивається їм при роботі, не залишається постійною і змінюється відповідно до зміни його частоти обертання. У міру збільшення числа обертів колінчастого вала потужність двигуна зростає, але до певної межі, визначеного для кожного двигуна. При подальшому підвищенні числа обертів потужність починає зменшуватися внаслідок того, що циліндри. не встигають за все більш скорочуються проміжки часу наповнюватися достатньою кількістю горючої суміші або повітря, а також внаслідок погіршення процесу згоряння палива і збільшення втрат на тертя в самому двигуні Тому при вказівці потужності двигуна завжди наводиться число оборотів, якому ця потужність відповідає.
Зі зміною числа обертів двигуна, крім потужності, відповідно змінюються крутний момент Мк і питома витрата палива. Залежність всіх цих показників від числа обертів колінчастого вала при роботі двигуна з повною подачею палива (дизель) або при повністю відкритій дросельної заслінки (карбюраторний двигун) представляється у вигляді графіка, який називається зовнішньої швидкісної характеристикою двигуна. Ця характеристика виходить шляхом відповідних випробувань двигуна і є основною характеристикою, що визначає всі показники двигуна: потужність, крутний момент і економічність.
На рис. 1 показана швидкісна характеристика двигуна автомобіля ЗІЛ -130. З характеристики видно, що найбільша потужність цього двигуна, що дорівнює приблизно 150 л. е., розвивається при числі оборотів близько 3200 в хвилину. Найбільший крутний момент двигуна дорівнює 40 кг -м, а найменша питома витрата палива 240 Г.Л. с. ч. Аналогічний вигляд мають швидкісні характеристики і інших автомобільних двигунів.
У двигуні внутрішнього згоряння гази, що утворюються при згорянні суміші, переміщаючи поршні, здійснюють корисну роботу, і двигун розвиває певну потужність. Потужністю називається робота (в кг • м), вироблена в одиницю часу (в 1 сек).
Потужність, що розвивається газами всередині циліндрів двигуна, називається індикаторною потужністю. Потужність, яка може бути знята з колінчастого вала двигуна і використана для здійснення руху автомобіля, називається ефективною потужністю.
Частина тиску, що розвивається газами всередині циліндрів, витрачається на подолання внутрішніх втрат в двигуні, на тертя між деталями (в основному поршнів об стінки циліндрів і в підшипниках колінчастого вала) і на приведення в дію ряду механізмів двигуна (вентилятора, водяного насоса і т. п.). Тому ефективна потужність, що знімається з колінчастого вала двигуна, завжди буде менше індикаторної потужності, що розвивається газами всередині циліндрів, на величину зазначених внутрішніх втрат.
Мал. 1. Швидкісна характеристика двигуна автомобіля ЗІЛ -130.
Ефективна потужність двигуна залежить від величини сили тиску газів всередині циліндрів. При збільшенні тиску газів потужність зростає. Тиск газів в циліндрі при робочому ході є змінною величиною. Наприклад, в карбюраторних двигунах тиск газів змінюється від максимального значення 25-30 кг /см2 на початку робочого ходу до найменшого значення 3-4 кг /см2 в його кінці. При підрахунку потужності двигуна приймається деяке середнє постійне значення тиску газів, яке виробляє ту ж роботу за цикл, що і змінне дійсне тиск газів. величина цього тиску залежить від кількості горючої суміші, що надходить в циліндри, від її складу і т. д., т. е. від режиму роботи двигуна.
Величина середнього тиску газів з урахуванням внутрішніх втрат, при повній подачі горючої суміші становить для автомобільних карбюраторних двигунів приблизно 6-8 кг /см2. Це тиск називається середнім ефективним тиском.
Робота, вироблена газами, а отже, і потужність двигуна залежать також від площі поршня і його ходу, т. Е. Від робочого об'єму циліндра, а також від числа циліндрів двигуна і числа обертів колінчастого вала в хвилину. Крім того, потужність двигуна залежить від його тактності; в чотиритактному двигуні робочий хід в кожному циліндрі відбувається через кожні два оберти колінчастого вала, а в двотактному - через кожен його оборот.
З наведених вище величин постійними, т. Е. Залежними тільки від конструкції двигуна, є розміри циліндра, число циліндрів і тактность двигуна. Решта величини змінні і залежать від режиму роботи двигуна і його стану, а отже, і від догляду за ним. При уважному і вмілому догляді за двигуном, при його ретельному регулюванні від нього можна отримати найбільшу потужність.
Дуже важливою величиною, що характеризує працездатність двигуна, є крутний момент, що розвивається на його валу.
Ефективною потужністю Ne називають потужність, що отримується на колінчастому валу двигуна.
Вона менше індикаторної потужності на величину потужності, що витрачається на тертя в двигуні (тертя поршнів і поршневих кілець, тертя в шатунних і корінних підшипниках і ін.) І приведення в дію газорозподільного механізму, вентилятора, водяного, масляного і паливного насосів, генератора, а також інших допоміжних механізмів.
Для визначення величини ефективної потужності двигуна можна скористатися наведеною вище формулою для індикаторної потужності, замінивши в ній середнє індикаторне тиск рi, середнім ефективним тиском ре (ре менше pi на величину середнього тиску механічних втрат в двигуні).
На практиці ефективну потужність Ne визначають шляхом випробування двигуна на гальмівних стендах (електричних або гідравлічних), користуючись формулою
де Ме - крутний момент двигуна (кгм), що дорівнює добутку окружний сили на маховику на радіус маховика; n - число оборотів колінчастого валу в хвилину.
Крутний момент Ме приводить в обертання колінчастий вал двигуна, його величина прямо пропорційна середньому ефективному тиску. Від величини крутного моменту залежить величина тягової сили, під дією якої рухається автомобіль.
Ефективна потужність підвищується зі збільшенням крутного моменту і частоти обертання колінчастого вала (до певної межі). Ефективна потужність і крутний момент тим більше, чим більше:
літраж двигуна (т. е. діаметр і число циліндрів, довжина ходу поршня);
наповнення циліндрів, яке підвищується при удосконаленні камер згоряння, зменшенні опору впускний і випускний систем, зниженні підігріву горючої суміші, установці багатокамерних карбюраторів;
ступінь стиснення, так як при її підвищенні збільшується швидкість горіння робочої суміші, підвищуються температура і тиск газів на початку розширення, зменшується кількість теплоти, що йде з відпрацьованими газами і охолоджувальною рідиною.
Ефективна потужність карбюраторного двигуна змінюється зі зміною кута випередження запалювання Наївигоднейшая величина цього кута залежить від числа обертів колінчастого вала, навантаження двигуна, сорту палива і складу суміші.
У дизелів ефективна потужність залежить від кута випередження впорскування палива, якості розпилювання і тривалості подачі палива.
Ефективна потужність тим більше, чим менше втрати на тертя в двигуні і приведення в дію допоміжних механізмів двигуна.
Ефективний ККД
ККД бензинового двигуна знаходиться в межах від 20 до 25 %. Якщо взяти надходить паливо і перерахувати його на відсотки, то ми одержуємо «100% енергії, яка передається двигуну, а далі пішли втрати:
1) Паливна ефективність. Не все паливо згорає, невелика його частина йде з відпрацьованими газами, на цьому рівні ми вже втрачаємо до 25% ККД. Звичайно, зараз паливні системи поліпшуються, з’явився інжектор, але і він далекий від ідеалу.
2) Друге це теплові втрати. Двигун прогріває себе і безліч інших елементів, такі як радіатори, свій корпус, рідина яка в ньому циркулює. Також частина тепла йде з вихлопними газами. На все це ще до 35% втрати ККД.
3) Третє це механічні втрати. Тертя та рух поршнів, шатуни, кільця – всі місця, де є тертя. Сюди можна віднести і втрати від навантаження генератора, наприклад чим більше електрики виробляє генератор, тим сильніше він гальмує обертання колінвала. Звичайно, змащення також зробили крок вперед, але знову ж таки повністю тертя ще нікому не вдалося перемогти – втрати ще 20 %
ККД дорівнює близько 20%! Звичайно з бензинових варіантів є виділяються варіанти, у яких цей показник збільшено до 25%, але їх не так багато.
ККД дизельного двигуна до 45%