Расчет и построение скоростной характеристики двигателя

Для выполнения полного расчета необходимо построить внешнюю скоростную характеристику двигателя, для чего определяют максимальную мощность N_max и ее текущие значения N_ei при различных величинах частоты вращения коленчатого вала.

Максимальную мощность двигателя подсчитывают по формуле:

(1.8)

где (С₁; С₂; С₃ – эмпирические коэффициенты,

Для карбюраторных двигателей С₁=С₂=С₃=1

Для дизелей С₁=0, 53 С₂=1, 56 С₃=1, 09

λ = n_v / n_{N ,} (1.9)

где: n_v - частота вращения вала двигателя при максимальной скорости движения автомобиля, мин^-1

n_N -частота вращения вала двигателя при номинальной (максимальной) мощности двигателя, мин^-1(выбирают по двигателю-прототипу).

Для бензиновых двигателей λ = 1, 05…1, 1

Для дизелей и бензиновых двигателей с ограничителем частоты вращения λ = 1.

Характеристика строится в интервале частот вращения

от n_min=500 мин^-1 (дизель), 1000 мин^-1 (бензин) до n_v.

Текущие значения мощности определяют по формуле:

, (1.10)

где n_ei - произвольное, в пределах рабочей зоны, значение частоты вращения вала двигателя, мин^-1.

Значения эффективного крутящего момента М_е определяются при тех же значениях частоты вращения коленчатого вала по формуле:

, Н∙ м (1.11)

Эффективный удельный расход топлива определяют по формуле:

, г/кВт∙ ч (1.12)

g_N - эффективный удельный расход топлива на номинальном режиме (при N_{e max}) (принимают по заданию), г/квт.ч,

g_ei - эффективный удельный расход топлива при N_ei, г/квт.ч.

d - эмпирический коэффициент, зависящий от типа двигателя.

Для бензиновых двигателей d = 1, 2; для дизелей d = 1, 55.

При построении внешней скоростной характеристики двигателя по оси абсцисс откладывают как частоту вращения вала двигателя, так и скорость автомобиля на высшей передаче, используя формулу коэффициента оборотности η _о:

η _о = n_v / V_max (1.13)

Рассчитанное значение η _о одинаково во всем диапазоне частоты вращения вала двигателя и скорости движения автомобиля для конкретной передачи.

Используя формулу (1.13) можно по известным значениям скорости движения автомобиля определить для конкретной передачи соответствующую частоту вращения вала двигателя и наоборот.

Построение внешней характеристики двигателя проводят в следующей последовательности:

1. Определяют по формулам (1.5) и (1.8) значения N_v и N_max

2. Произвольно, в пределах рабочей зоны, через равные промежутки, выбирают значения n_ei (6-8 значений). В эти значения должны входить n_v, n_N и n_max.

3. Для выбранных значений n_ei определяют скорости движения (используя формулу 1.13), а по формулам (1.10), (1.11), (1.12) определяют величины N_ei, M_ei, g_ei.

Результаты расчетов заносят в таблицу 1.1 и по ним строят внешнюю скоростную характеристику двигателя.

Таблица 1.1

На регуляторной ветви характеристики дизеля принимают изменения мощности N_e, крутящего момента M_e по закону прямой линии.

При этом частоту вращения на холостом ходу, когда N_e = 0, определяют из выражения:

n_max=n_N∙ (1, 07…1, 08) (1.14)

Пример построения внешней скоростной характеристики бензинового двигателя приведен на рис.1.1(а), регуляторной характеристики дизеля на рис.1.1(б).

(a)

(б)