Внешняя скоростная характеристика двигателя

Скоростная динамика

Внешняя скоростная характеристика двигателя представляет зависимость от частоты вращения коленчатого вала следующих параметров:

− мощности;

− крутящего момента;

− удельного расхода топлива;

− часового расхода топлива.

Характеристика строится при условии полной подачи топлива в двигатель.

Для расчёта и построения характеристики необходимо знать следующие исходные данные:

− номинальную мощность двигателя;

− частоту вращения коленчатого вала при номинальной мощности двигателя;

− максимальный крутящий момент;

− частоту вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте.

Зависимость мощности двигателя от частоты вращения коленчатого вала можно представить в виде математического выражения [2]

(2.1)

где - максимальная мощность двигателя, Вт;

- отношение частоты вращения вала двигателя к частоте вращения, соответствующей максимальной мощности N _max. Рекомендуются значения принять равными 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2;

a, b, c - эмпирические коэффициенты, которые следует принимать для контрольного двигателя на основании таблицы 2.1.

Таблица 2.1 – Значения коэффициентов

Коэффициент	Двигатели
Карбюраторные	Дизели 4-х тактные	Дизели 2-х тактные
a b c		0,53 1,56 1,09	0,87 1,13 1,00

На основании вышеприведенного выражения (2.1) определяются крутящие моменты на валу двигателя для рассмотренных значений числа оборотов [2]

(2.2)

где – крутящий момент на валу двигателя, Нм;

– мощность двигателя, Вт;

– число оборотов вала двигателя, соответствующее этой мощности, об/с.

= 3,14.

Часовой расход топлива зависит от рабочего объема двигателя V_h и от числа оборотов вала. В общем виде для четырехтактного двигателя [4]

,

(2.3)

где G – часовой расход топлива, кг/ч;

P_o – среднее давление в двигателе, кг/см²; P_o =0,85 кг/см²;

V_h – рабочий объем двигателя, см³;

R_возд – газовая постоянная воздуха; в расчетах R_возд = 8,31 Дж/мольК;

T_o – температура газов в цилиндре, К; T_o = 343 К;

a_m – коэффициент избытка топлива;

l_o – весовое количество воздуха;

n_д – число оборотов вала двигателя, об/с;

η_υ – коэффициент наполнения двигателя, об/с;

Для четырехтактных двигателей значение давления и температуры определяются по таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Значения P_o и T_o для карбюраторных двигателей

Степень сжатия	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0	10,0
Среднее давление при периоде впуска, кгс/см^2	0,5	0,56	0,63	0,75	0,79	0,82	0,9
Температура газов в конце впуска, ºС

В расчетах T_o º К = T_o, º С + 273.

Для четырехтактных дизельных двигателей давление и температура мало зависят от степени сжатия, поэтому рекомендуется в расчетах принимать P_o = 0,85 кгс/см², а T_o = 70ºС.

Коэффициент наполнения двигателя зависит от нагрузки на двига­тель и числа оборотов коленчатого вала и определяется в соответствии с таблицами 2.3 и 2.4. Для различных двигателей его можно определить по соответствующим графикам и табли­цам [4].

Таблица 2.3 – Коэффициент наполнения карбюраторных двигателей

Обороты коленчатого вала, об/мин
Коэффициент на­полнения	0,70	0,79	0,81	0,83		0,78	0,76^*	0,71	0,65	0,60

Примечание:

Промежуточные значения коэффициента наполнения можно опреде­лить интерполяцией соседних значений чисел оборотов.

^* – для двигателей, на которых установлен ограничитель числа обо­ротов, при увеличении оборотов от 3500 до 3700 (предельное значе­ние) коэффициент наполнения снижается с 0,76 до 0,48.

Таблица 2.4 – Коэффициент наполнения дизельных двигателей

Обороты коленчатого вала, об/ мин
Коэффициент наполнения	0,785	0,78	0,77	0,765	0,76	0,76	0,74	0,73	0,72	0,70

Значения числа оборотов в расчете (2.3) принимать те же, что и в формуле (2.2). Отношение a_m: l_o рекомендуется принимать в расчетах для карбюраторных двигателей 1:15, для дизельных двигателей 1:14,5.

Удельный расход топлива характеризует эффективность использования топлива в двигателе, г/Вт ∙ ч

(2.4)

Результаты расчетов внешней скоростной характеристики двигателя следует свести в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 – Результаты скоростной характеристики

Параметр	Единица измерения	Показатели по расчетным точкам
Частота вращения коленчатого вала	об/с
Мощность двигателя	кВт
Крутящий момент	Н·м
Часовой расход топлива	кг/ч
Удельный расход топлива	г/кВт·ч

Зависимости мощности, момента и расходов то­плива от частоты вращения коленчатого вала двигателя построить в гра­фической форме, пример представлен на рисунке 2.1. При этом обязательно нанести на соответст­вующие оси численные значения.

Проводя вычисления и представляя их результаты в графической форме, следует обратить внимание на единицы измерения параметров в форму­лах.

Рисунок 2.1 – Внешняя скоростная характеристика двигателя

Дата добавления: 2015-05-29