Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный университет
сервиса и экономики
Автотранспортные средства
Тема: «Назначение и типы автомобильных двигателей»
Выполнил студент 3-ого курса
Специальность 100.101
Иванов В.И.
Санкт-Петербург 2010
Введение
Добавление механизмов для уменьшения скорости облегчит проблему. В любом случае проблема инерции все еще присутствует, что приведет к ошибке положения, хотя и уменьшает коэффициент уменьшения передач. И теперь добавляется комбинированное трение передачи или большая трудность для любого вычисления.
Шаговые двигатели: основные вопросы. Переключение должно выполняться снаружи с помощью электронного контроллера, и, как правило, двигатели и их контроллеры сконструированы таким образом, чтобы двигатель мог удерживаться в фиксированном положении, а также чтобы его можно вращать в одном направлении и в другой.
1. Основные типы двигателей
4. Порядок работы двигателя
Введение
Двигатель автомобиля представляет собой совокупность механизмов и систем, преобразующих тепловую энергию сгорающего в его цилиндрах топлива в механическую. На современных автомобилях наибольшее распространение получили поршневые двигатели внутреннего сгорания, в которых расширяющиеся при сгорании топлива газы воздействуют на движущиеся в их цилиндрах поршни. Бензиновые двигатели работают на легком жидком топливе - бензине, который получают из нефти. Дизельные двигатели работают на тяжелом жидком топливе - дизельном, получаемом также из нефти. Из указанных двигателей наиболее мощными являются бензиновые, наиболее экономичными и экологичными - дизели, имеющие более высокий коэффициент полезного действия. Так, при равных условиях расход топлива у дизелей на 25 ...30% меньше, чем у бензиновых двигателей.
Внешняя скоростная характеристика двигателя
Большинство известных шаговых двигателей могут быть переведены на звуковые частоты, что позволяет им вращаться очень быстро. С помощью соответствующего контроллера они могут запускаться и останавливаться в одно мгновение в контролируемых положениях. Собственное поведение шаговых двигателей.
Во-первых, они сами не вращаются. Шаговые двигатели, как показывает их название, продвигаются, поворачиваясь маленькими шагами. С другой стороны, шаговые двигатели работают наоборот: их большая мощность крутящего момента происходит на низкой скорости.
У двигателей с внешним смесеобразованием горючая смесь готовится вне цилиндров, в специальном приборе - карбюраторе (карбюраторные двигатели) или во впускном трубопроводе (двигатели с впрыском бензина) и поступает в цилиндры в готовом виде. У двигателей с внутренним смесеобразованием (дизели, двигатели с непосредственным впрыском бензина) приготовление горючей смеси производится непосредственно в цилиндрах путем впрыска в них топлива. В двигателях без наддува наполнение цилиндров осуществляется за счет вакуума, создаваемого в цилиндрах при движений поршней из верхнего крайнего положения в нижнее. В двигателях с наддувом горючая смесь поступает в цилиндры под давлением, которое создается компрессором. Принудительное воспламенение горючей смеси от электрической искры, возникающей в свечах зажигания, производится в бензиновых двигателях, а воспламенение от сжатия (самовоспламенение) - в дизелях.
Определение крутящего момента двигателя
Остановочный момент заставляет шаговый двигатель удерживаться на месте, когда он не вращается. Эта функция очень полезна, когда двигатель перестает двигаться и, будучи остановлен, сила нагрузки остается на ее оси. Это устраняет необходимость в тормозном механизме.
Хотя верно, что шаговые двигатели управляются импульсом вперед, управление шаговым двигателем не выполняется, применяя этот электрический импульс напрямую, что заставляет его двигаться вперед. Эти двигатели имеют несколько обмоток, которые, чтобы обеспечить продвижение этой стадии, должны подаваться в подходящей последовательности. Если порядок этой последовательности отменяется, двигатель поворачивается в противоположном направлении. Если импульсы питания не указаны в правильном порядке, двигатель не будет двигаться должным образом.
1. Основные типы двигателей
Применяемые на автомобилях двигатели подразделяются на типы по различным признакам (рис.1).
Рис.1. Основные типы автомобильных двигателей, классифицированных по различным признакам
У четырехтактных двигателей полный рабочий процесс (цикл) совершается за четыре такта (впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск), которые последовательно повторяются при работе двигателей. Рядные двигатели имеют цилиндры, расположенные в один ряд вертикально или под углом 20...40° к вертикали. V-образные двигатели имеют два ряда цилиндров, расположенных под углами 60, 75° и чаще 90е. V-образный двигатель с углом 180° между рядами цилиндров называется оппозитным. Двух-, трех-, четырех- и пятицилиндровые двигатели выполняются обычно рядными, а шести-, восьми- и многоцилиндровые - V-образными. В двигателях с жидкостным охлаждением в качестве охлаждающего вещества используют антифризы (низкозамерзающие жидкости), температура замерзания которых -40 °С и ниже. В двигателях с воздушным охлаждением охлаждающим веществом является воздух. Большинство двигателей имеет жидкостное охлаждение, так как оно наиболее эффективное.
Это может быть жужжание, а не движение, или оно может поворачиваться, но грубым и нерегулярным образом. Для этого требуется схема управления, которая будет отвечать за преобразование сигналов продвижения шага и направления вращения в необходимую последовательность возбуждения обмоток.
Общие характеристики шаговых двигателей. Основными параметрами являются шаговый двигатель. Напряжение Шаговые двигатели имеют рабочее напряжение. Это значение напечатано на корпусе или, по крайней мере, указано в вашем листе данных. Электрическое сопротивление. Другой характеристикой шагового двигателя является сопротивление обмоток. Это сопротивление определит ток, который будет потреблять двигатель, а его значение влияет на кривую крутящего момента двигателя и его максимальную скорость работы.
2. Основные определения и параметры двигателя
Рассмотрим основные параметры двигателя, связанные с его работой (рис. 2). Верхняя мертвая точка (ВМТ) - крайнее верхнее положение поршня. В этой точке поршень наиболее удален от оси коленчатого вала. Нижняя мертвая точка (НМТ) - крайнее нижнее положение поршня. Поршень наиболее приближен к оси коленчатого вала. В мертвых точках поршень меняет направление движения, и его скорость равна нулю. Ход поршня (S) - расстояние между мертвыми точками, проходимое поршнем в течение одного такта рабочего цикла двигателя. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на угол 180° (пол-оборота). Такт - часть рабочего цикла двигателя, происходящего при движении поршня из одного крайнего положения в другое. Рабочий объем цилиндра (Vk) - объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от ВМТ до НМТ. Объем камеры сгорания (Vc) - объем пространства над поршнем, находящимся в ВМТ. Полный объем цилиндра (Va) - объем пространства над поршнем, находящимся в НМТ:
Оценки за шаг Как правило, это самый важный фактор при выборе шагового двигателя для конкретного использования. Этот коэффициент определяет количество градусов, которое ось будет вращать для каждого полного шага. Операция на половину шага или полушагового двигателя удваивает количество шагов на оборот за счет уменьшения количества градусов на шаг. Когда значение градусов на шаг не указано в двигателе, можно вручную подсчитать количество шагов на оборот, поворот двигателя и почувствовать каждый магнитный «зуб» прикосновением.
Степени на шаг вычисляются путем деления 360 на количество шагов, которые были подсчитаны. Наиболее распространенные количества ступеней на шаг: 0, 72 °, 1, 8 °, 3, 6 °, 7, 5 °, 15 ° и до 90 °. Это значение градусов на шаг обычно называется разрешением двигателя. В случае, если двигатель не указывает градусы на шаг в своем корпусе, но количество шагов на оборот, деля 360 на это значение, дает количество градусов на каждый шаг. Например, двигатель мощностью 200 шагов на оборот будет иметь разрешение 1, 8 ° на шаг.
Рабочий объем (литраж) двигателя - сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя, выраженная в литрах (см3). Степень сжатия (s) - отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания, т.е. s = Va/Vc
Рис.2. Основные параметры двигателя
Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается смесь в цилиндре двигателя при ходе поршня из НМТ в ВМТ. При повышении степени сжатия увеличивается мощность двигателя и улучшается его экономичность. Однако повышение степени сжатия ограничено качеством применяемого топлива и увеличивает нагрузки на детали двигателя. Степень сжатия для бензиновых двигателей современных легковых автомобилей составляет 8 - 10, а для дизелей 15 - 22. При таких степенях сжатия в бензиновых двигателях не происходит самовоспламенение смеси, а в дизелях, наоборот, самовоспламенение смеси обеспечивается. Ход S поршня и диаметр D цилиндра определяют размеры двигателя. Если отношение S/D < 1, то двигатель является короткоходным. Большинство двигателей легковых автомобилей короткоходные.
График пути торможения автомобиля
Шаговые двигатели делятся на две основные категории: постоянный магнит и переменное нежелание. Существует также комбинация обоих, которые называются гибридами. Те из постоянных магнитов - те, которые мы знаем больше, используемые, например, в продвижении бумаги и головы впечатления от принтеров, при движении головы дискеттеров и т.д. как следует из названия, у них есть магнит, который обеспечивает магнитное поле для работы.
График обратной ускорению величины
С другой стороны, двигатели с переменным сопротивлением имеют чугунный железный ротор, который в условиях возбуждения статора и под действием его магнитного поля обеспечивает меньшую устойчивость к его пересечению потоком в равновесном положении. Его механизация аналогична механике постоянного магнита, и ее основным недостатком является то, что в условиях покоя ротор может свободно вращаться, и поэтому его расположение режима нагрузки будет зависеть от его инерции, и предсказать точку не удастся право на отдых.
3. Рабочий процесс (цикл) четырехтактных двигателей
Рабочий процесс (цикл) четырехтактных двигателей состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска. Рабочий процесс происходит за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала. Рассмотрим протекание рабочего цикла бензинового двигателя. При такте впуска (рис.3, а) поршень -/движется от ВМТ к НМТ. Выпускной клапан 5 закрыт. Под действием вакуума, создаваемого при движении поршня, в цилиндр 3 поступает горючая смесь (бензина и воздуха) через впускной клапан 7, открытый распределительным валом 6.
Тип двигателя с переменным сопротивлением состоит из ротора и статора, каждый из которых имеет различное количество зубьев. Поскольку ротор не имеет постоянного магнита, он вращается свободно, если он не снабжает его током, то есть он не имеет крутящего момента.
Гибридные двигатели сочетают в себе лучшие характеристики переменного сопротивления и постоянного магнита. Они изготовлены с многозубными статорами и ротором с постоянным магнитом. Стандартные гибридные двигатели имеют 200 зубьев в роторе и вращаются с шагом 1, 8 градуса. Существуют гибридные двигатели с конфигурациями 0, 9 ° и 3, 6 °. Поскольку они имеют высокий статический и динамический крутящий момент и движутся с очень высокими скоростями импульсов, они используются в широком спектре промышленных применений.
Рис. 2.3. Схема рабочего процесса четырехтактного бензинового двигателя: а - впуск; 6 - сжатие; в - рабочий ход; г - выпуск; / - коленчатый вал; 2 - шатун; 3 - цилиндр; 4 - поршень; 5 - выпускной клапан; 6 - распределительный вал; 7 - впускной клапан
Горючая смесь перемешивается с остаточными отработавшими газами, образуя при этом рабочую смесь. В конце такта впуска давление в цилиндре составляет 0,08... 0,09 МПа, а температура рабочей смеси – 80... 120 °С. Такт сжатия (рис.3, б) происходит при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Объем рабочей смеси уменьшается, а давление в цилиндре повышается и в конце такта сжатия составляет 0,9... 1,5 МПа. Повышение давления сопровождается увеличением температуры рабочей смеси до 450...500°С. При такте рабочего хода (рис.3, в) впускной и выпускной клапаны закрыты. Воспламененная в конце такта сжатия от свечи зажигания рабочая смесь быстро сгорает (в течение 0,001 ...0,002 с). Температура и давление образовавшихся газов в цилиндре возрастают соответственно до 2200...2500°С и 4...5,5 МПа. Газы давят на поршень, он движется от ВМТ до НМТ и совершает полезную работу, вращая через шатун 2 коленчатый вал 1. По мере перемещения поршня к НМТ и увеличения объема пространства над ним давление в цилиндре уменьшается и в конце такта составляет 0,35...0,45 МПа. Снижается и температура газов до 900..Л200 °С. Такт выпуска (рис. 3, г) происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ. Впускной клапан закрыт. Отработавшие газы вытесняются поршнем из цилиндра через выпускной клапан, открытый распределительным валом. Давление и температура в цилиндре уменьшаются и в конце такта составляют 0,1 ...0,12 МПа и 700...800°С. Из рассмотренного рабочего процесса (цикла) следует, что полезная работа совершается только в течение одного такта - рабочего хода. Остальные три такта (впуск, сжатие, выпуск) являются вспомогательными, и на их осуществление затрачивается часть энергии, накопленной маховиком двигателя, который установлен на заднем конце коленчатого вала, при рабочем ходе. Рабочий процесс четырехтактного дизеля существенно отличается от рабочего цикла бензинового двигателя по смесеобразованию и воспламенению рабочей смеси. Основное различие рабочих циклов состоит в том, что в цилиндры дизеля при такте впуска поступает не горючая смесь, а воздух, и при такте сжатия в цилиндры впрыскивается мелкораспыленное топливо, которое самовоспламеняется под действием высокой температуры сжатого воздуха. Рассмотрим более подробно рабочий цикл дизеля. Такт впуска (рис.4, а) осуществляется при движении поршня 2 от ВМТ к НМТ. Выпускной клапан 6 закрыт. Вследствие образовавшегося вакуума в цилиндр 7 через воздушный фильтр 4 и открытый впускной клапан 5 поступает воздух из окружающей среды. В конце такта впуска давление в цилиндре составляет 0,08...0,09 МПа, а температура - 40...60°С.
Шаговые двигатели с постоянными магнитами. Шаговые двигатели с постоянными магнитами делятся на разные типы, дифференцированные по типу обмотки. Существуют однополюсные, биполярные и многофазные двигатели с постоянным магнитом. Для каждого из этих типов потребуется другая схема управления.
Однополярные шаговые двигатели. Униполярные двигатели относительно просты в управлении, благодаря тому, что они имеют повторяющиеся обмотки. Хотя для облегчения схемы эта обмотка нарисована как катушка с серединой, на самом деле они имеют две катушки на каждой оси статора, которые соединены противоположными концами, таким образом, что при подаче одного или другого каждый генерирует поле напротив другого. Они никогда не активизируются вместе: вот почему правильная вещь - сказать, что у них есть двойная катушка, вместо того, чтобы говорить, что это катушка средней точки.
Рис. 4. Схема рабочего процесса четырехтактного дизеля: а - впуск; б - сжатие; в - рабочий ход; г - выпуск; 1 - топливный насос; 2 -поршень; 3 - форсунка; 4 - воздушный фильтр; 5 - впускной клапан; 6 -выпускной клапан; 7 - цилиндр; 8 - шатун; 9 - коленчатый вал
При такте сжатия (рис. 4, б) поршень движется от НМТ до ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Поршень сжимает находящийся в цилиндре воздух, и его температура в конце такта сжатия достигает 550...700 °С при давлении 4...5 МПа. При такте рабочего хода (рис.4, в) поршень подходит к ВМТ, и в цилиндр двигателя из форсунки 3 под большим давлением впрыскивается распыленное дизельное топливо, подаваемое топливным насосом 1 высокого давления. Впрыснутое топливо перемешивается с нагретым воздухом, и образовавшаяся смесь самовоспламеняется. При этом резко возрастают у образовавшихся газов температура до 1800...2000°С и давление до 6...9 МПа. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ до НМТ и совершает полезную работу, вращая через шатун 8 коленчатый вал 9. К концу рабочего хода давление газов становится 0,3-0,5 МПа, а температура - 700...900°С. Такт выпуска (рис. 4, г) происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ. Впускной клапан закрыт. Через открытый выпускной клапан 6 поршень выталкивает из цилиндра отработавшие газы. К концу такта выпуска давление газов в цилиндре уменьшается до 0,11.-0,12 МПа, а температура - до 500...700 °С. После окончания такта выпуска при вращении коленчатого вала рабочий цикл двигателя повторяется в той же последовательности.
Это дублирование сделано для облегчения проектирования схемы управления, поскольку оно позволяет использовать в силовой части один транзистор для каждой из обмоток. В наиболее общей схеме соединений «средние точки» обеих осей подключены и подключены к положительному полюсу питания двигателя. Таким образом, схема управления мощностью ограничивается последовательной последовательной намоткой обмоток.
Силовая часть может быть реализована с помощью одного транзистора в каждой обмотке. Биполярные шаговые двигатели. Биполярные двигатели требуют более сложных схем управления и питания. Но в настоящее время это не проблема, так как эти схемы обычно реализуются в интегрированном, что решает эту сложность в одном компоненте. В лучшем случае необходимо добавить некоторые компоненты питания, такие как транзисторы и диоды для противотока, хотя это не обязательно для малых и средних двигателей.
4. Порядок работы двигателя
Порядком работы двигателя называется последовательность чередования рабочих ходов по цилиндрам двигателя. Для равномерной и плавной работы двигателя рабочие ходы и другие одноименные такты должны чередоваться в определенной последовательности в его цилиндрах. При этом чередование должно происходить через равные углы поворота коленчатого вала двигателя, величина которых зависит от числа цилиндров двигателя. В четырехтактном двигателе рабочий процесс совершается за два оборота коленчатого вала, т.е. за поворот вала на 720°. Число рабочих ходов равно числу цилиндров двигателя. Их чередование для четырех-, шести- и восьмицилиндровых двигателей будет происходить соответственно через 180, 120 и 90° поворота коленчатого вала.
Определение ускорения автомобиля
Конфигурация биполярных двигателей требует, чтобы катушки принимали ток в обоих направлениях, а не только в выключенном состоянии, как в униполярном. 
Ниже приведен пример схемы для обработки одной из катушек. 
Шаговые двигатели с переменным сопротивлением.
Двигатели с переменным сопротивлением являются простейшими шаговыми двигателями для работы. Его последовательность ограничивается включением каждой обмотки в порядке, как указано на рисунке. Для этих двигателей характерно наличие общего провода, соединяющего все катушки.
Порядок работы двигателя во многом зависит от типа двигателя и числа цилиндров. Так, например, у коленчатого вала рядного четырехцилиндрового двигателя, представленного на рис.5, а,
Рис.
5. Схема (а) и таблица
(б) порядка работы
четырехцилиндрового
двигателя: 1,
2, 3, 4 - цилиндры
двигателя
Мы рассматриваем оба отдельно в этой статье. В задней части, единственное заметное изменение - это драйверы. Внутри есть некоторые изменения в консоли и инструментах. Он имеет силу от очень низких оборотов и является гладким во всем диапазоне оборотов. Заменяет предыдущие 1, 6 литра 120 лошадиных сил.
Кроме того, эта версия также имеет изменения в руле, подвеске и коробке передач. Литые диски окрашены в черный цвет и имеют диаметр 16 дюймов. В салоне сиденья, рулевое колесо, маты и другие детали имеют красную строчку. Это очень приятно использовать из-за его мягкости, кроме как когда холодно, поскольку оно воспринимается немного грубо и шумно, и имеет некоторые преимущества хуже, чем у его альтернатив, хотя их будет достаточно для обычного использования всеми способами.
5. Внешняя скоростная характеристика двигателя
Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость эффективной мощности Ne и крутящего момента Ме от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива. Эффективной называется мощность, развиваемая на коленчатом валу двигателя. Внешняя скоростная характеристика определяет возможности двигателя и характеризует его работу. По внешней скоростной характеристике определяют техническое состояние двигателя. Она позволяет сравнивать различные типы двигателей и судить о совершенстве новых двигателей.
На внешней скоростной характеристике (рис.6) выделяют следующие точки, определяющие характерные режимы работы двигателя:
Nmax – максимальная (номинальная) мощность;
nN – частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности;
Мmax – максимальный крутящий момент;
nM – частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте;
nmin – минимальная частота вращения коленчатого вала, при которой двигатель работает устойчиво при полной подаче топлива;
nmax – максимальная частота вращения.
Из характеристики видно, что двигатель развивает максимальный момент при меньшей частоте вращения, чем максимальная мощность.
Это необходимо для автоматического приспосабливания двигателя к возрастающему сопротивлению движения. Например, автомобиль двигается по горизонтальной дороге при максимальной мощности двигателя и начинает преодолевать подъем. Сопротивление дороги возрастает, скорость автомобиля и частота вращения коленчатого вала уменьшаются, а крутящий момент увеличивается, обеспечивая возрастание тяговой силы на ведущих колесах автомобиля. Чем больше увеличение крутящего момента при уменьшении частоты вращения, тем выше приспосабливаемость двигателя и тем меньше вероятность его остановки. Для бензиновых двигателей увеличение (запас) крутящего момента достигает 30 %, а у дизелей - 15 %.
В эксплуатации большую часть времени двигатели работают в диапазоне частот вращения nM-nN, при которых развиваются соответственно максимальные крутящий момент и эффективная мощность. Внешнюю скоростную характеристику двигателя строят по данным результатов его испытаний на специальном стенде. При испытаниях с двигателя снимают часть элементов систем охлаждения, питания и др. (вентилятор, радиатор, глушитель и др.), без которых обеспечивается его работа на стенде. Полученные при испытаниях мощность и крутящий момент приводят к нормальным условиям, соответствующим давлению окружающего воздуха 1 атм и температуре 15 °С. Эти мощность и момент называются стендовыми, и они указываются в технических характеристиках, инструкциях, каталогах, проспектах и т.п. В действительности мощность и момент двигателя, установленного на автомобиле, на 5... 10 % меньше, чем стендовые. Это связано с установкой на двигатель элементов, которые были сняты при испытаниях (насос гидроусилителя, компрессор и др.). Кроме того, давление и температура при работе двигателя на автомобиле отличаются от нормальных.
При проектировании нового двигателя внешнюю скоростную характеристику получают расчетным способом, используя для этого специальные формулы. Однако действительную внешнюю скоростную характеристику получают только после изготовления и испытания двигателя.
Список использованной литературы
1. Сарбаев В.И. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей. − Ростов н/Д: «Феникс», 2004.
2. Вахламов В.К. Техника автомобильного транспорта. − М.: «Академия», 2004.
3. Барашков И.В. Бригадная организация технического обслуживания и ремонта автомобилей. – М.: Транспорт, 1988г.
Похожие рефераты:
Назначение, состав, типы и виды кривошипно-шатунных механизмов, конструктивное исполнение его деталей: цилиндр, гильзы теплоотвода, поршень поступательного движения, кольца, шатун, коленчатый вал. Строение двигателя ВАЗ 21081, условия его смазки.
Принцип работы приборов системы питания двигателя сжиженным газом. Система питания автомобиля ГАЗ-2417. Работа карбюратора К-126 Г на средних и полных нагрузках. Восьмицилиндровый четырехтактный двигатель, чередование тактов на примере двигателя ЗИЛ-130.
Своевременное поступление в цилиндры двигателя горючей смеси, выпуск отработавших газов. Виды и типы газораспределительных механизмов. Фазы газораспределения. Поворот коленчатого вала. Колебательное движение газов. Очистка цилиндров от отработавших газов.
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу. История создания и развитие ДВС, строение и разновидности, принцип работы двигателей.
На строительных и дорожных машинах в качестве источника механической энергии применяют поршневые двигатели внутреннего сгорания. Общими признаками для двигателей внутреннего сгорания строительных и дорожных машин являются:
MotoDoc II для поиска неисправностей в различных системах автомобиля с бензиновым двигателем. Подключение прибора с помощью набора соединительных проводов и датчиков к электрическим цепям автомобиля, к сетевой карте компьютера. График давления в цилиндре.
Схемы конструкций автомобильных двигателей с различным типом охлаждения, смесеобразования и воспламенения смеси. Двигатели легковых автомобилей малого класса повышенной проходимости, особо малого, среднего и большого классов; дизель грузового автомобиля.
Двигатель внутреннего сгорания. Простейшая принципиальная схема привода автомобиля. Кинематический и динамический анализ кривошипно-шатунного механизма. Силовой расчет трансмиссии автомобиля. Прочностной расчет поршня и поршневого пальца двигателя.
1Анализ известных методик расчета внешних скоростных характеристик двигателя внутреннего сгорания, приведенных в литературе, показал, что, как правило, расчетные внешние скоростные характеристики не совпадают с внешними скоростными характеристиками конкретных моделей двигателей, полученных экспериментальным путем. Приведена методика расчета и построения внешней скоростной характеристики двигателя внутреннего сгорания с учетом значений коэффициентов приспособляемости по моменту и по угловой скорости. Внешняя скоростная характеристика представлена параболой, которую можно легко аппроксимировать по двум точкам, одна из которых является экстремумом. Использование предлагаемой методики позволит аппроксимировать внешнюю скоростную характеристику как известных двигателей, так и на стадии расчета проектируемого двигателя. Предлагаемая методика позволяет аппроксимировать скоростные характеристики дизеля и бензинового двигателя с достаточно высокой точностью. Она является более универсальной и точной по сравнению с методиками, используемыми в настоящее время.
коэффициент приспособляемости по моменту и по угловой скорости.
внешняя скоростная характеристика двигателя внутреннего сгорания
двигатель внутреннего сгорания
1. Автомобильные и тракторные двигатели / И.М. Ленин, К.Г. Попык. – М. : Высшая школа, 1969. – 368 с.
2. Болтинский В.Н. Теория, конструкция и расчет тракторных и автомобильных двигателей. – М. : Изд-во с.-х. литературы и плакатов, 1962. – 388 с.
3. Кутьков Г.М., Сидоров В.Н. Аппроксимация корректорного участка регуляторной характеристики дизеля // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2007. – № 8. – С. 27-30.
4. Кутьков Г.М. Тракторы и автомобили: теория и технологические свойства: учебник. – М. : ИНФАРА-М, 2014. – 506 с.
5. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: учеб. пособие для вузов / А.И. Колчин, В.П. Демидов. – М. : Высшая школа, 2003. – 496 с.
6. Сидоров В.Н. Моделирование внешней скоростной характеристики двигателя внутреннего сгорания // Наукоемкие технологии в приборо- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в вузе: материалы Всероссийской научно-технической конференции 5-7 декабря 2006 г. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – Т. 1. - С. 210-212.
При моделировании динамической характеристики автомобиля и тяговой характеристики трактора приходится прибегать к теоретическому расчету и построению функциональных зависимостей эффективной мощности и крутящего момента от угловой скорости коленчатого вала двигателя.
В теории ДВС известна предложенная профессором И.М. Лениным методика построения внешних скоростных характеристик двигателей по процентным соотношениям между текущими значениями и номинальным значением эффективной мощности для разных скоростных режимов работы двигателя:
, % от . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 40 60 80 100 120
карбюраторные двигатели
, % от . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 50 73 92 100 92
, % от .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 17 41 67 87 100 -,
здесь и - номинальная эффективная мощность и частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности;
И - эффективная мощность и частота вращения коленчатого вала в искомой точке внешней скоростной характеристики двигателя.
Для построения внешней скоростной характеристики двигателя внутреннего сгорания А.И. Колчин приводит методику с использованием эмпирических зависимостей:
, (1)
где и - номинальная эффективная мощность, частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности;
И - эффективная мощность и частота вращения коленчатого вала в искомой точке внешней скоростной характеристики двигателя;
И - коэффициенты, зависящие от типа и конструкционных особенностей двигателя.
Следует отметить, что рассчитанные по рассмотренным методикам внешние скоростные характеристики, как правило, не совпадают с внешними скоростными характеристиками конкретных моделей двигателей, полученных экспериментальным путем . На наш взгляд, причиной этого является то, что в рассмотренных выше методиках значения коэффициентов , , верны только для конкретных значений коэффициентов приспособляемости по моменту и по угловой скорости , приведенных в таблице 1.
где и - значения крутящего момента и угловой скорости двигателя при номинальной мощности;
И - максимальный крутящий момент и угловая скорость двигателя на режиме максимального крутящего момента.
Таблица 1
Значение опытных коэффициентов
|
Тип двигателя |
|||||
|
Дизели с нераздельной камерой сгорания |
|||||
|
Дизели с предкамерой |
|||||
|
Дизели с вихрекамерой |
|||||
|
Карбюраторные |
Для учета коэффициентов приспособляемости по моменту и по угловой скорости при построении внешней скоростной характеристики конкретной модели двигателя внутреннего сгорания предлагается использовать функцию крутящего момента от угловой скорости, которая легко получается из уравнения (1):
, (3)
где - относительная угловая скорость коленчатого вала двигателя.
Функция крутящего момента от угловой скорости представляет параболу с явно выраженным экстремумом в точке (рис. 1). Уравнение такой параболы можно легко аппроксимировать по двум точкам, одна из которых и является экстремумом.
Рис. 1. Графическая схема аппроксимации внешней скоростной характеристики двигателя внутреннего сгорания
После последовательной подстановки в уравнение (3) сначала значений крутящего момента и угловой скорости для режимов номинальной мощности Мн и ωн, а потом - режима максимального крутящего момента Ммах и ωм, получаем систему из двух уравнений с тремя неизвестными:
Для получения недостающего третьего уравнения найдем экстремум функции крутящего момента от угловой скорости, который соответствует режиму максимального крутящего момента. Для этого возьмем первую производную функции крутящего момента по относительной угловой скорости и приравняем ее нулю:
Отсюда получим третье недостающее уравнение:
Так как экстремум функции крутящего момента соответствует режиму максимального крутящего момента, то
.
Таким образом, получаем систему из трех уравнений с тремя неизвестными, решив которую легко определить значение коэффициентов уравнения (3) для конкретного типа двигателя с учетом его приемистости по крутящему моменту и по угловой скорости:
, 
, .
Использование
предлагаемой методики позволит аппроксимировать внешнюю скоростную
характеристику как известных двигателей, так и на стадии расчета проектируемого
двигателя. Для этого достаточно знать значение эффективной мощности и угловой
скорости двигателя для номинального режима и значение коэффициентов
приспособляемости по моменту и по угловой скорости
. Для дизелей их значения лежат в
пределах 
, 
и
для бензиновых двигателей 
, 
.
Таким образом, предлагаемая методика позволяет аппроксимировать скоростные характеристики дизеля и бензинового двигателя с достаточно высокой точностью. Она является более универсальной и точной по сравнению с методиками, используемыми в настоящее время.
Рецензенты:Булычев В.В., д.т.н., доцент, декан конструкторско-механического факультета, профессор кафедры «Технологии сварки» Калужского филиала ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана», г. Калуга;
Корнюшин Ю.П., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Системы автоматического управления» Калужского филиала ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана», г. Калуга.
Библиографическая ссылка
Сидоров В.Н., Царёв О.А., Голубина С.А. РАСЧЕТ ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-1.;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=18652 (дата обращения: 08.09.2017). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
