Общие характеристики двигателя внутреннего сгорания. Основные характеристики двигателя

Двигатель

Основные параметры двигателей

Сталкиваясь с необходимостью выбора нового автомобиля, современные автолюбители не всегда знают по каким параметрам оценивать то или иное транспортное средство. Самым главным устройством в автомобиле является двигатель внутреннего сгорания. По его характеристикам оценивают возможности всего автомобиля, однако самостоятельно разобраться в устройстве мотора достаточно сложно. Понятно, что начинающим водителям и водителям-непрофессионалам сложно выбрать нового железного «друга», ввиду не осведомленности их о важных параметрах силового агрегата. Для того чтобы немного понять  устройство двигателя внутреннего сгорания и ответить на вопрос: «в чем заключается принцип его работы?», разберемся в характеристиках.

Количество цилиндров двигателя

Устройство двигателя внутреннего сгорания предусматривает наличие 2,4,8 или 16 цилиндров. Это серьезный показатель, т.к. большее количество цилиндров обеспечивает наиболее плавный прирост крутящего момента и значительное увеличение мощности. Автомобили, оснащенные одинаковым количеством цилиндров, не будут иметь одинаковую мощность. Это говорит о том, что один параметр не может характеризовать работу всего двигателя.

Расположение цилиндров

Производители легковых и грузовых транспортных средств в большинстве случаев располагают цилиндры в двух возможных вариантах – последовательно (рядно)-1 и V-образно (двухрядно)-2. Во втором случае механизмы устанавливаются по обе стороны коленчатого вала, и эффективность их установки напрямую зависит от угла развала. Чем больший угол имеют установленные цилиндры, тем ниже центр тяжести двигателя, тем эффективнее охлаждается двигатель и производится подача масла. Несмотря на достоинства, слишком большой угол расположения цилиндров приводит к снижению динамических параметров транспортного средства. Малый угол между механизмами вызывает частый и быстрый перегрев двигателя автомобиля.

Два основных вида отличаются между собой мощностью, размерами и весом.

Не так часто можно встретить транспортные средства с радикальным (наклон цилиндров —  180°)-3, W-образным (четырехрядное) и рядно-V-образным расположением цилиндров. Последний вариант расположения – результат комбинирования основных разновидностей; такая установка механизмов предусматривает последовательную установку цилиндров с наклоном в обе стороны коленчатого вала. Он оптимизирует процесс охлаждения двигательной системы.

Разработчики установили, что если в один ряд поставить четное количество цилиндров, автомобиль получит непревзойденные вибрационные и шумоподавляющие параметры.

Объем двигателя

Вместительность камер сгорания двигателя – это, пожалуй, один из самых основных характеристик, определяющих мощность и потребление вашего будущего железного «друга». Большой объем двигателя нуждается в большем количестве топлива. Для городского пользования оптимальный вариант объема движка – 1,5 и 1,6 литра.

Материал, из которого изготовлено устройство внутреннего сгорания

Существует как минимум три вида материалов, из которых изготавливаются силовые агрегаты :

1. Чугун. Чугунные двигатели отличаются высокой прочностью и надежность, а также гарантируют долгий срок эксплуатации. Но, так же как и все чугунные изделия, мотор из данного материала имеет слишком большой вес, который ухудшает управляемость автомобиля.
2. Алюминий, в отличие от чугуна, занимает не так много места и имеет небольшой вес, однако обеспечивает меньшую прочность, которая не так надежно проявляет себя в повседневной жизни.
3. Магниевые сплавы. Такой материал в большинстве случаев используют на внедорожниках и автомобилях бизнес-класса. Такая выборочная установка объясняется легко: высокий уровень прочности и небольшой вес реализуется на мировом рынке за слишком высокую стоимость, и ее установка на обычные малолитражки будет экономически не выгодна.

В процессе эксплуатации транспортного средства для водителя находятся приоритетные характеристики, на которые впоследствии он и будет обращать внимание. К ним относятся выходные характеристики силового агрегата:

Мощность

Автомобильная мощность измеряется лошадиными силами (л.с.) или киловаттами (кВт).

Большое количество лошадиных сил говорит о малом времени разгона автомобиля и о возможности достижения наивысшего уровня максимальной скорости.

Крутящий момент

Крутящим моментом назыается тяговое усилие, создаваемое силовым агрегатом пределе своих возможностей. Оно измеряется Ньютон-метрами (Н•м).

Величина крутящего момента говорит о возможности автомобиля быстро набирать скорость на малых оборотах.

Максимально допустимое количество оборотов коленчатого вала в минуту

Величина измеряется в оборотах в минуту (об/мин) и показывает, какое число оборотов может совершить коленчатый вал, не провоцируя при этом потери ресурсной прочности двигателя. Слишком высокое количество оборотов в минуту означает наличие у автомобиля динамичного и резкого характера.

Расходные характеристики ДВС также имеют место при выборе нового транспортного средства:

Расход топлива

Единица измерения – количество литров на 100 километров (л/100 км). При этом требуемое количество бензина или дизеля, необходимых для преодоления 100 километров в городе, на трассе и при поездках в смешанном режиме, не одинаково.

Тип топлива

Все современные автомобили имеют бензиновые или дизельные двигатели. При использовании бензина для заправки транспортного средства важно выбирать указанную в инструкции марку, не изменяя при этом октановое число. Понижение нормы октанового числа негативно влияет на ресурсную мощность и прочность двигателя, а его повышение вызывает увеличение прочности, снижение ресурса и увеличение процесса теплоотдачи, в результате чего возникнет перегрев мотора.

Расход масла

Для исправного автомобиля расход масла не должен превышать 1л/1000 км.

Выбирая моторное масло, нужно правильно расшифровывать его обозначения. В общих случаях, вид масла обозначается так – xxWxx. Первое число обозначает степень густоты масла, второе – его вязкость. Например, к синтетическим маслам можно отнести 0W40, 5W40, к полусинтетическим – 10W40, к минеральным – 15W40, 20W40. Чем больше густота и вязкость масла, тем выше прочность и надежность мотора.

Будьте внимательны, ибо можно с легкостью испортить двигатель, ведь масла 70W90 и 95W100 предназначены только для трансмиссионной системы.

Ресурсная прочность

Ресурсная прочность позволяет определить насколько часто ваше транспортное средство нуждается в в техническом обслуживании. Данный показатель обычно предусматривает 5000 – 30000 километров пробега.

При выборе железного «друга», автолюбитель должен иметь представление не только об узком круге определенных двигательных характеристик, но и о сложных, требующих понимания параметрах:

Тип топливной системы

Каждый современный автомобиль оснащен бензиновой или дизельной топливной системой. В зависимости от преимуществ, каждый автолюбитель подбирает себе нужный вариант автомобиля. В отличие от дизельной системы, бензиновая обеспечивает автомобилю большую мощность. Однако дизельная система, в свою очередь, значительно экономит топливо и отличаются большим крутящим моментом.

Тип бензиновой системы впуска

Автомобили могут иметь два типа системы впуска – инжекторную или карбюраторную. Электронная (инжекторная) система впуска позволяет добиваться большего КПД, поэтому устанавливается на большинство современных автомобилей.

Карбюраторная система предусматривает не распыляемое топливо в камере сгорания, а вбрасываемое струей в бензиновую систему. При этом у автомобиля наблюдается значительное повышение потребления топлива, ухудшается управляемость и нарушается работа мотора. Многокарбюраторные системы в используются достаточно редко и устанавливаются на тюнингуемые или на спортивные транспортные средства.

Тип бензиновой системы впрыска

Бензиновая система впрыска обеспечивает бесперебойную подачу топлива в камеры сгорания. Различают системы с одноточечным и многоточечным впрыском. Первый тип системы требует большего количества бензина и не гарантирует правильной работы двигателя, поэтому современные автомобили не оснащают одноточечной системой впрыска. Многоточечный метод впрыска создает в камере сгорания равномерную топливную смесь, которая позволяет автомобилю стабильно работать в любых условиях.

Есть еще один тип бензиновой системы впрыска – прямой. Такой метод подачи бензина увеличивает срок эксплуатации автомобиля, позволяет ему работать без перебоев и снижает расход топлива. Однако установка такой системы станет для автолюбителя дорогим удовольствием. Кроме того, она имеет существенные недостатки. Если вы все таки установили на автомобиль систему прямого впрыска бензина, то использовать нужно только высококачественное топливо. Также, стабильность работы двигателя может быть нарушена и при холодном старте могут появляться перебои.

Дизельная система впрыска (ДВС)

Устройство бензиновой системы впрыска гораздо легче для восприятия, чем дизельная. ДВС используется в комбинации двух устройств, обеспечивающих стабильность и надежность работы мотора.

Система ТНВД – это самая распространенная дизельная система, ставшая основой для остальных усовершенствованных систем.. Она используется только в вместе с системой насос-форсунок, за счет которых топливо подается в камеру сгорания. При использовании системы насос-форсунок без ТНВД затрудняется работа силового агрегата, что объясняет необходимость совмещения двух устройств.

Комбинация ТНВД и насос-форсунок распространена не только в России, но и в других странах мира. Дизельное топливо под давлением ТНВД подается в рампу, сжимается и впрыскивается в камеру сгорания. Система не только оптимизирует работу мотора автомобиля, но и значительно повышает его мощность, а также благополучно воздействует на количество потребляемого топлива.

Форсунки впрыска

Различают два вида форсунок– это механические и пьезотронные. Их вид не существенно влияет на общую характеристику двигателя. Однако большей популярностью пользуются пьезотронные форсунки. Они предают двигательной системе плавный рабочий цикл.

Количество клапанов

Количество клапанов на каждом автомобиле различно, их число определяется производителями. Обычно, на цилиндр устанавливают от 2 до 5 клапанов на впуске/выпуске. Количество клапанов влияет на стабильность работы и мощность двигателя. Чем большее количество клапанов установлено, тем плавнее и мощнее работа двигателя. Слишком большое количество клапанов увеличивает расход топлива.

Компрессор

Данный механизм создан для сжимания топлива, т.е. впускной смеси. Компрессоры могут быть механическими и турбонаддувными. Механический компрессор работает за счет коленчатого вала двигателя. Недостаток данной системы в том, что он приводит к значительной потере мощности и увеличению потребляемого топлива. Турбонаддувные компрессоры оснащены крыльчаткой турбины, раскручивающейся от давления выхлопных газов. Турбонаддувные механизмы более экономичны, они не затрачивают большого количества впускной смеси, но на малых оборотах уменьшают крутящий момент.

Для улучшения мощностных характеристик двигателей некоторых автомобилей, производители устанавливают несколько устройств. Последовательно установленные компрессоры обеспечивают бесперебойность в работе мотора, параллельно установленные компрессоры увеличивают характеристики автомобиля в пиковых режимах.

Система газораспределения

Газораспределительная система играет важную роль в работе автомобиля. Она напрямую влияет на работоспособность вашего железного «друга». Ее неисправность может повлечь за собой серьезные поломки, вот почему иногда важно знать ее составляющие. К ним относятся механизм распределения, распредвалы и привод.

Газораспределительная система может быть простой и динамической. Вторая разновидность системы обеспечивает свободное переключение режимов двигателя, выступает как стабилизатор процесса его работы. В динамической системе регулируются фазы и высота подъема клапана.

Современные автомобили могут иметь различное количество распредвалов, однако оптимальный вариант – это установка одного устройства на 8 клапанов мотора.

Ремень или цепь могут выступать приводом в устройстве системы газораспределения. Прежде чем выбирать наиболее удобный вариант, ознакомьтесь с их достоинствами и недостатками. Ремень системы может изнашиваться через равный промежуток времени, поэтому требует вложений в его замену. К основному достоинству можно отнести практически бесшумную работу устройства. В отличие от ремня, цепь вызывает неприятный металлический лязг. Однако цепь является наиболее прочным и надежным приводом, который хоть и имеет большую стоимость, но не изнашивается в течении длительного срока эксплуатации.

Силовые агрегаты автомобилей имеют еще ряд особенностей устройства двигателя, однако для водителя-непрофессионала они не имеют значения.

qvarto.ru

Технические характеристики двигателя и на что они влияют

Приобретая автомобиль, большинство из нас в первую очередь обращают внимание именно на технические характеристики двигателя.

Зачастую от мотора напрямую зависит удобство эксплуатации автомобиля, его показатели потребления топлива, динамика и стоимость обслуживания. Поговорим поподробнее том, какие бывают основные характеристики двигателя, на которые необходимо обращать внимание при выборе машины.

Основные технические характеристики

Рабочий объем

Одной из основных технических характеристик двигателя является его рабочий объем. Зачастую от рабочего объема зависят его показатели топливной экономичности и мощности. Так, малолитражки, рабочий объем которых не превышает двух литров, могут иметь мощность порядка 100 лошадиных сил, и при этом они потребляют в городских условиях не более 10 литров топлива.

По статистике наибольшей популярностью сегодня пользуются автомобили с двигателями, рабочий объем которых составляет 2-3 литра. Такие машины одновременно отличаются великолепной динамикой и при этом гарантируют хорошую топливную экономичность.

А вот спорткары и мощные представительские седаны могут оснащаться моторами в четыре и более литров. В целом отметим, что в последние годы отмечается широкое использование турбонаддува, поэтому рабочий объем неизменно уменьшается, при этом отмечается улучшение показателей топливной экономичности.

Материал блока цилиндров

В зависимости от материала, из которого изготовлен блок цилиндров, принято разделять силовые агрегаты на чугунные, алюминиевые и из стальных сплавов. Изготовленные из чугуна элементы блока цилиндров отличаются повышенной прочностью, но при этом они имеют большой вес и не столь устойчивы к температурным воздействиям. Именно поэтому сегодня большинство силовых агрегатов отливаются из легкого алюминия, который одновременно отличается устойчивостью к высоким температурам.

Система питания

В зависимости от используемых систем питания все двигатели можно разделить на две основные категории: карбюраторные и инжекторные. В инжекторных системах питания обеспечивается непосредственный впрыск топлива через форсунки в каждый из цилиндров, что позволяет обеспечить экономию топлива, снизить его расход и улучшает мощностные характеристики двигателя.

А вот карбюраторная система питания, которая была популярна в середине прошлого века, сегодня в автомобилестроении практически не используется. Из преимуществ подобной системы питания можно отметить лишь ее простоту конструкции, надежность и легкость последующего ремонта. Дизельные автомобили имеют отличающуюся от бензиновых моторов систему питания, в которой топливо под высоким давлением подается в цилиндры, где и происходит воспламенение смеси с последующим полным сгоранием солярки в цилиндрах.

Количество клапанов

Количество клапанов в моторе напрямую зависит от числа цилиндров. Необходимо сказать, что от конкретной конструкции мотора напрямую зависят технические характеристики двигателей.

В настоящее время изготавливают силовые агрегаты с двумя клапанами на каждый цилиндр или же современные экономичные моторы с четырьмя клапанами на каждый цилиндр, два из которых ответственны за впуск рабочей смеси, а два – за выпуск.

Соответственно четырехцилиндровые двигатели могут иметь 8 или 16 клапанов. Их количество напрямую влияет на динамические характеристики автомобильных двигателей, топливную экономичность и стабильность работы на холостом ходу и низких оборотах.

Экологические нормы

Силовые агрегаты также могут отличаться своими экологическими нормами. Экологичность автомобиля зависит от используемых катализаторов, системы питания и ряда других устройств, которые позволяют обеспечить полное сгорание топлива и фильтрацию вредных элементов.

Экологические нормы принято различать по индексу показателя Евро. Чем выше этот показатель, тем лучше экологичные характеристики двигателя автомобиля. В настоящее время получили распространение машины с показателями экологичности Euro 4 — Euro 6.

Мощностные характеристики автомобильных двигателей

Мощность агрегата может выражаться как в киловаттах, так и в лошадиных силах. Также вам следует учитывать крутящий момент, который отвечает за динамику автомобиля. Если мощность в лошадиных силах в большей степени характеризует максимальную скорость, то крутящий момент отвечает за ускорение автомобиля и его разгон до определённой скорости.

Следует сказать, что от мощностных характеристик двигателя напрямую зависят его показатели топливной экономичности. Из особенностей показателей мощности в зависимости от вида топлива мотора можем отметить, что у дизелей пик мощности отмечается на низких оборотах, что позволяет гарантировать эффективный разгон и отличную тягу уже с самых низов. А вот бензиновые силовые агрегаты показывают максимальную мощность на высоких оборотах, что отрицательно сказывается на их приемистости и динамических показателях.

Расход топлива

Расход топлива для многих покупателей является едва ли не определяющим фактором при покупке нового авто. Следует сказать, что еще несколько десятков лет назад используемые двигатели хоть и отличались простотой конструкции, но при этом потребляли большое количество топлива, что приводило к увеличению расходов автовладельцев на эксплуатацию машин.

Сегодня же благодаря широкому внедрению технологии турбонаддува удалось без потери мощностных характеристик двигателя значительно снизить расход топлива автомобилями. Так, небольшие по своему объему двухлитровые турбодизели способны при крейсерской скорости в 100-120 километров в час потреблять около 5 литров солярки на 100 километров. У бензиновых силовых агрегатов показатели топливной экономичности не столь хороши, такие моторы способны потреблять в зависимости от своего объема 8-10 литров бензина на 100 километров.

dvigatels.ru

Основные характеристики двигателя

К основным техническим характеристикам трехфазного асинхронного электрического двигателя относятся:

-мощность на валу или полезная мощность;

-частота вращения;

-коэффициент полезного действия;

-коэффициент мощности;

-скольжение;

-отношение пускового и номинального моментов;

-перегрузочная способность.

Есть и другие важные характеристики, которые определяются стандартами и устанавливают показатели надежности при эксплуатации у потребителя.

Задачей расчета асинхронного двигателя является определение главных размеров и обмоточных данных по заданной полезной мощности на валу. По результатам расчета определяются рабочие характеристики двигателя. Это зависимость потребляемого тока, подводимой мощности, кпд, коэф-та мощности и скольжения от мощности на валу. Соответствие рабочих характеристик расчетам подтверждается испытаниями.

Для двигателей одного габарита справедливо выражение:

D2 • l • n / Р = Соnst

Здесь Р – расчетная, более высокая чем номинальная, мощность ( с учетом к.п.д. и коэф-та мощности). Очевидно, что для увеличения мощности на валу двигателя необходимо увеличивать D или l или n. В пределах одного габарита, при неизменной n, как правило, изменяют только l.

Длина l на практике ограничена рядом условий, например, длиной корпуса статора, длиной вала, условиями транспортировки и монтажа. В этом случае проблема повышения мощности двигателя (в одном габарите) решается путем разработки секционного двигателя.

Погружной секционный электродвигатель состоит из двух или трех секций, соединенных между собой узлом секционирования. Головка электродвигателя установлена на верхней секции, а основание – на нижней. Узел секционирования обеспечивает механическое соединение валов и электрическое соединение обмоток секций электродвигателей.

Кпд двигателя характеризует уровень потерь и определяется выражением:

( Р1Н - ∑ Р потерь) / Р1Н

Здесь Р1Н – подводимая к двигателю активная электрическая мощность, кВт при номинальной нагрузке;

∑Р потерь = Р стали + Р механич. + Р меди статора + Р меди ротора + Р добавочные также при номинальной нагрузке.

Указанные потери взаимно связаны. Каждая из указанных потерь определяется расчетом, и в последующем проверяется при испытаниях двигателя. Оптимальное соотношение между величинами потерь будет означать максимум кпд.

Важной характеристикой асинхронного двигателя является вращающий момент. Он создается благодаря действию сил, о которых было сказано выше. Зависимость вращающего момента от скольжения называется моментной характеристикой и имеет вид. Устойчивая работа двигателя возможна лишь при скольжении, которому соответствует возрастание вращающего момента, например при скольжении sА и вращающем моменте МА. При скольжении sВ и моменте МВ частота вращения двигателя станет уменьшаться и может дойти до нуля. Характерной точкой на кривой момента является s критич. До этой точки увеличение момента возможно. Но в точке Мкр произойдет так называемое «опрокидывание» момента и двигатель остановится. Момент, соответствующий номинальному скольжению, называется номинальным моментом. Для погружных двигателей отношение максимального момента к номинальному нормировано и составляет не менее 2.

Рассмотрим режим пуска. При пуске асинхронного двигателя вращающееся магнитное поле пересекает обмотку ротора с более высокой скоростью, чем при работе двигателя, так как в начале пуска ротор неподвижен. Вследствие этого в обмотке ротора наводится большая по сравнению с номинальной электродвижущая сила, а значит по обмотке ротора проходит и больший ток. Поэтому пусковой момент, прямо пропорциональный величине тока, больше номинального момента. Для погружных двигателей отношение пускового момента к номинальному моменту также нормировано и должно быть не менее 2. Увеличение тока в обмотке ротора вызывает соответствующее увеличение тока в обмотке статора - согласно закону сохранения энергии. Пусковой ток обмотки статора в 5-7 раз превышает номинальный. Норма на величину пускового тока не устанавливается, а характер зависимости пускового тока статора от скольжения приведен на графике.

С целью снижения пусковых токов мощных двигателей применяется пуск на пониженной частоте питающей сети, от станции управления с частотным преобразователем.

Двигатели мощностью до 160 кВт допускают прямой пуск от номинального напряжения и частоты; от160 до 250 кВт – при плавном регулировании напряжения, начиная от 50% от номинального; свыше 250 кВт – с помощью частотного преобразователя.

studfiles.net

Основные параметры двигателя | Автомобильные новости, обзоры, советы по ремонту

Как всем известно, многие автомобили имеют двигатели внутреннего сгорания. Даже не всякий специалист сможет разобраться в строении его, не говоря о рядовом владельце авто. Но при покупке автомобиля нас в обязательном порядке знакомят с характеристикой двигателя. Чтобы владеть хоть какими-то навыками нам необходимо знать основные технические характеристики двигателя.

Рассмотрим основные параметры двигателя:

Первым делом мы должны знать, сколько цилиндров будет иметь наш автомобиль, а их может быть от 2 до 16.

Следующий шаг, это как расположены цилиндры. Существует два типа расположения. К первому относится расположение, именуемое рядным, а второе – V-образным.

В V-образном расположении цилиндры располагаются по обе стороны коленчатого вала. Здесь мы будем должны учитывать величину угла развала. При большом угле понижается центр тяжести и облегчается охлаждение и подача масла. Все это снижает динамическую характеристику и увеличивает инертность, а при малом угле снижается инертность, но увеличивается перегрев.

Третье что нам необходимо знать это объем камер сгорания. Он отвечает за характеристики двигателя внутреннего сгорания. Чем больше объем, тем больше мощность.

Теперь о материале двигателя. Двигатели могут быть изготовлены из чугуна, алюминия, а так же магниевых сплавов.

Важнейшими выходными характеристиками двигателя считаются:

• Его мощность, которую измеряют в лошадиных силах;

• Крутящий момент, что измеряют в Ньютон-метрах;

• Количество оборотов коленчатого вала в минуту, единица измерения оборот в минуту.

Так же нельзя забывать и о расходных характеристиках, к которым относятся:

•  Расход топлива в литрах;

• Марка топлива;

• Количество расходуемого масла;

• Предельный пробег автомобиля;

Но имеется так же и много сложных характеристик, к которым относится виды двигателей, как бензиновый, так и дизельный. Так же бензиновая система впрыска и впуска, дизельная система впрыска и впуска.

Нельзя забывать и о роли компрессора при выборе автомобиля. У таких двигателей как атмосферные компрессор отсутствует. Такие двигатели можно различить по типу привода.

Механический компрессор приводится в действие при помощи колен вала. Здесь расход топлива больше, чем в автомобиле с атмосферным двигателем. Не редко сейчас производят установку сразу нескольких компрессоров, что позволяет улучшить стабильность работы.

Каждый автомобиль имеет систему газораспределения, в которую входят: распределительный вал, привод и механизм газораспределения.

Оцените статью

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Мой мир

xn--21-9kca8ab.xn--p1ai

Как разделяются основные характеристики двигателя

Практически на всех автомобилях устанавливаются ДВС (двигатели внутреннего сгорания). Их устройство очень сложное, даже для профессионалов и тем более для среднестатистического водителя. Однако покупая автомобиль – всегда клиент заинтересован узнать параметры двигателя. Неопытному человеку всегда будет тяжело выбрать автомобиль вообще или конкретной серии. Попробуем более подробно разобрать основные технические характеристики двигателя внутреннего сгорания.

Сколько должно быть цилиндров?

Во всех современных автомобилях устанавливается от 2 до 16 цилиндров. Этот показатель достаточно серьезный. Ведь два одинаковых по мощности и объему двигателя могут сильно отличаться по другим характеристикам.

Расположение цилиндров

Существует два варианта расположения цилиндров: последовательное (рядное) и V-образное (двухрядное), когда на один коленчатый вал устанавливаются цилиндры с двух сторон. В этом случае очень важен угол развала цилиндров. При большом угле развала снижается центр тяжести, упрощается подача масла и охлаждение, но также повышается инерционность и снижаются динамические характеристики. Малый угол – понижает инерционность и массу, но приводит к более быстрому перегреву.

Довольно радикальной разновидностью является двигатель, угол развала которого составляет 180 градусов. В таком случае все недостатки и преимущества двигателя будут максимальными. Ещё одним новшеством является W-образный двигатель (четырехрядный), в котором два V-образных двигателя включены в одну синхронизированную систему.

Достаточно редким типом двигателей является рядно-V-образны двигатель, который был создан в результате синтеза двух этих разновидностей. Цилиндры располагаются последовательно с отклонением на 2 стороны, что повышает эффективность охлаждения.

Если говорить обобщенно, то между двумя основными типами двигателей основные различия сводятся габаритам и массе. Ещё одним важным фактом является то, что достижению минимального уровня вибрации и шума – способствует четное количество цилиндров в одном ряду.

Объем камеры сгорания

Другими словами – объем двигателя. Данный параметр напрямую влияет на все остальные характеристики двигателя внутреннего сгорания. Чем больше объем ДВС, тем больше мощность и, соответственно, расход топлива.

Материалы двигателя

Существует три общепринятых материала: магниевые сплавы (минимальный вес, отличная прочность, но высокая цена), алюминиевые сплавы (небольшой вес и средняя прочность), чугун и другие ферросплавы (максимальная прочность и большой вес). Данные параметры могут говорить лишь об уровне вибрации и шума двигателей.

Более важными, на практике, более важными являются выходные характеристики:

1) Мощность. Традиционная единица измерения – лошадиные силы (л.с.), также может измеряться в киловаттах (кВт). Именно этот параметр отвечает за время разгона и скорость автомобиля;2) Крутящий момент. Является максимальным тяговым усилием, которое способен создать двигатель. Измеряют в Ньютон на метр (Н*м). Имеет прямое влияние на «эластичность» двигателя, то есть возможность ускорения на низких оборотах, а также косвенно влияет на скорость и время разгона;3) Максимальное число оборотов, допустимое коленчатым валом (об/мин). Показывает, сколько оборотов может выдержать коленвал двигателя, без потерь в прочности. Чем выше этот параметр, тем более динамичный и резкий характер имеет автомобиль.

Не менее важными являются и расходные параметры:

1) Расход топлива. Принято измерять в количестве литров, расходуемых на 100 километров пути. Расходы топлива при загородном, городском и смешанном вариантах движения – будут разными;2) Тип топлива. Определяет марку используемого бензина или ДТ (дизельного топлива). Современные автомобили могут использовать различные виды бензина, однако при снижении октанового числа – будет падать мощность и ресурсная прочность. При превышении же указанной нормы – будет повышаться мощность, но ресурсы снизятся. Не нужно забывать, что повышая октановое число – повышается и теплоотдача, которая способствует раннему перегреву. Примеры существующих марок бензинового топлива: ДТ Супер, ДТ Евро, ДТ, А-95 Евро, АИ-98, А-92, А-76.3) Расход масла. Измеряется в количестве литров, необходимых на 1000 километров пути. Максимальный показатель для исправного автомобиля – 1л/1000км;4) Марка используемого масла. Стандартное обозначение ххWхх, где первые два икса указывают густоту масла, вторые два икса – вязкость масла. Например, 0W40 и 5Ц40 – синтетические масла, 10W40 – полусинтетическое масло, а 15W40 и 20W40 – минеральные масла. Более вязкое и густое масло повышает надежность и прочность двигателя, снижение густоты влияет на повышение динамических выходных параметров.

Внимание! Масла типа 70W90 и 95W100 – трансмиссионные масла и категорически запрещается их использование в двигателе! Поскольку это приведет к 100 % поломке двигателя внутреннего сгорания.

5) Ресурсная прочность. Другими словами как часто необходимо проводить техническое обслуживание двигателя. Обычно данное значение колеблется в пределах от 5000 до 30000 километров пробега. Предельный пробег помогает определить приблизительный полный срок службы двигателя. После окончания гарантийного пробега – заканчиваются и гарантийные обязательства.

Перечисленные выше параметры – основные характеристики двигателя.

Существует широк ряд более сложных параметров:

1) Вид топливной системы (дизельные и бензиновые двигатели). Дизельные двигатели имеют больший крутящий момент и меньший расход топлива, бензиновые двигатели – обладают большей мощностью;2) Вид бензиновой системы впуска. Практически все современные автомобили оснащены электронной системой инжекции (впрыска) топлива, которая способствует повышению КПД. Более старые автомобили обладают карбюраторной системой впрыска топлива. В сравнении с инжектором – карбюратор не распыляет топливо в камеру сгорания, а впрыскивает струю, что значительно понижает КПД, повышает расход топлива и делает менее удобным управление. На обычные автомобили устанавливают один карбюратор, многокарбюраторные двигатели характерны спортивным и тюнингованным автомобилям;3) Вид бензиновой системы впрыска. Они делятся на системы с многоточечным и одноточечным впрыском. На сегодняшний день практически одноточечные системы практически не используются производителями, поскольку снижение мощности на много превышает снижение расхода бензина. Многоточечные системы в свою очередь делятся на систему с прямым впрыском и систему с распределенным впрыском. При распределенном впрыске создается равномерная смесь в камере сгорания, что позволяет обеспечить неприхотливость и стабильность работы при любых режимах езды. Прямой или непосредственный впрыск (как ни парадоксально) – снижает расход топлива, повышает ресурсную прочность и мощность. Однако существуют и свои недостатки: нестабильность работы при холодном старте и на малых оборотах, необходимо топливо исключительно высокого класса, высокая стоимость. Стоит отметить, что негативные стороны обеих систем можно скомпенсировать двойным (комбинированным) впрыском, который основан на использовании обеих систем отдельно – изменяя режим работы, электроника сама выбирает более подходящую систему;4) Дизельная система впрыска. Несмотря на то, что устройство дизельного двигателя проще бензинового, однако его система впрыска куда сложнее и основывается насовсем другом принципе. Наиболее простая система впрыска для дизельного двигателя, с относительно невысокими достоинствами – ТНВД. Система с насос-форсунками. В данном случае каждый форсунок также выступает в роли насоса, подающего топливо в камеру сгорания. Использование подобной технологии немного улучшает характеристики, однако стабильная работа двигателя достаточно проблематична. По отдельности данные системы практически не используются.

Компанией Common Rail было скомбинировано насос-форсунок с ТНВД и создано общую топливную рампу высокого давления. С помощью ТНВД топливо подается в рампу и далее под высоким давлением впрыскивается в камеру сгорания. На сегодняшний день данная система является лучшей, поскольку она обеспечивает низкий расход топлива в сочетании с высокими мощностными характеристиками.

Совершенствование предыдущей системы привело к созданию аккумуляторно-возвратной рампы Common Rail второго поколения. В данной технологии сжатие происходит в рампе за счет накопления топлива, излишки которого поступают обратно в ТНВД. Такие изменения позволили уменьшить расход топлива, а также уменьшить насосные потери мощности.

Форсунки впрыска могут быть выполнены в двух вариантах: пьезотронные и механические. Они никаким образом не влияют на параметры двигателя, однако пьезотронные форсунки намного легче в отладке и создают более плавный рабочий цикл. На впуске/выпуске одного цилиндра устанавливается от 2 до 5 клапанов. Чем больше установлено клапанов, тем более плавной будет работа и большая мощность, с незначительным увеличением расходов топлива.

Компрессор. Основное назначение – сжатие впускной смеси

1) На атмосферные двигатели компрессоры не устанавливаются. Двигатели с использованием компрессии называются компрессорными (с механическим компрессором) и турбонаддувными. Различаются типом привода;2) Механические компрессоры приводятся напрямую от коленвалов двигателя, что немного увеличивает потребление топливные затраты и уменьшает мощность. Турбонаддувы имеют крыльчатку турбины, которую раскручивает давление выхлопных газов. Данная технология куда надежнее и без потерь, однако, прирост крутящего момента уменьшается, особенно на малых оборотах.

Иногда на автомобили устанавливают по несколько компрессоров: последовательно – улучшение стабильности работы, либо параллельно – повышается характеристика двигателя в пиковых режимах.

Система газораспределения является по сути приводом, распределительными валами и механизмом газораспределения. Количество распределений валов может изменяться, однако чаще всего используется по одному на каждые 8 клапанов.

Ремень или цепь относятся к приводу механизма газораспределения. Использование ремня на много проще, однако, необходима постоянная замена. Цепь на много надежнее, но производится на много больше шума и а порядок дороже.

Механизм газораспределения

Статистический механизм является самым простейшим. Динамическая система предусматривает изменяемую высоту подъема клапанов или же изменяемые фазы газораспределения. Изменение высоты подъема клапанов позволяет менять режимы движения, например, скоростной и экономический. В свою очередь изменение фазы газораспределения позволяет обеспечить более равномерную работу во всех рабочих диапазонах оборотов коленвала.

Существует много других особенностей двигателя, однако они не так важны, что бы иметь весомое влияние на рабочие характеристики.

kakru.ru

Основные показатели двигателя и его характеристика

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Устройство и работа двигателя

Основные показатели двигателя и его характеристика

В двигателе внутреннего сгорания газы, образующиеся при сгорании смеси, перемещая поршни, совершают полезную работу, и двигатель развивает определенную мощность. Мощностью называется работа (в кГ •м), производимая в единицу времени (в 1 сек).

Рис. 1. Схема возникновения крутильных колебаний вала и гаситель крутильных колебаний

Мощность, развиваемая газами внутри цилиндров двигателя, называется индикаторной мощностью. Мощность, которая может быть снята с коленчатого вала двигателя и использована для осуществления движения автомобиля, называется эффективной мощностью.

Часть давления, развиваемого газами внутри цилиндров, затрачивается на преодоление внутренних потерь в двигателе, на трение между деталями (в основном поршней о стенки цилиндров и в подшипниках коленчатого вала) и на приведение в действие ряда механизмов двигателя (вентилятора, водяного насоса и т. п.). Поэтому эффективная мощность, снимаемая с коленчатого вала двигателя, всегда будет меньше индикаторной мощности, развиваемой газами внутри цилиндров, на величину указанных внутренних потерь.

Эффективная мощность двигателя зависит от величины силы давления газов внутри цилиндров. При увеличении давления газов мощность возрастает. Давление газов в цилиндре при рабочем ходе является переменной величиной. Например, в карбюраторных двигателях давление газов изменяется от наибольшего значения 25—30 кГ/см2 в начале рабочего хода до наименьшего значения 3—4 кГ/см2 в его конце. При подсчете мощности двигателя принимается некоторое среднее постоянное значение давления газов, которое производит ту же работу за цикл, что и переменное действительное давление газов. Величина этого давления зависит от количества горючей смеси, поступающей в цилиндры, от ее состава и т. д., т. е. от режима работы двигателя.

Величина среднего давления газов с учетом внутренних потерь, при полной подаче горючей смеси составляет для автомобильных карбюраторных двигателей примерно 6—8 кГ/см2. Это давление называется средним эффективным давлением.

Работа, производимая газами, а следовательно, и мощность двигателя зависят также от площади поршня и его хода, т. е. от рабочего объема цилиндра, а также от числа цилиндров двигателя и числа оборотов коленчатого вала в минуту. Кроме того, мощность двигателя зависит от его тактности; в четырехтактном двигателе рабочий ход в каждом цилиндре совершается через каждые два оборота коленчатого вала, а в двухтактном — через каждый его оборот.

Из приведенных выше величин постоянными, т. е. зависящими только от конструкции двигателя, являются размеры цилиндра, число цилиндров и тактность двигателя. Остальные величины переменные и зависят от режима работы двигателя и его состояния, а следовательно, и от ухода за ним. При внимательном и умелом уходе за двигателем, при его тщательном регулировании от него можно получить наибольшую мощность.

Очень важной величиной, характеризующей работоспособность двигателя, является крутящий момент, развиваемый на его валу.

Крутящим моментом называется произведение силы (в кГ) на плечо ее действия (в м).

При работе двигателя на его валу развивается определенный крутящий момент, который через силовую передачу передается ведущим колесам и приводит автомобиль в движение.

Крутящий момент двигателя зависит от силы Т, приложенной к кривошипам вала, и от радиуса кривошипа.

Экономичность работы автомобильного двигателя измеряется количеством топлива (в г), израсходованного на каждую единицу мощности (в д. с.) за 1 ч. Эта величина называется удельным расходом топлива ge. Величина удельного расхода топлива зависит от совершенства конструкции двигателя (степени сжатия и т. п.) и его обслуживающих систем и в значительной мере от состояния двигателя, качества ухода за ним и его регулировки. При хорошем уходе за двигателем можно значительно повысить экономичность его работы.

Эффективная мощность двигателя, развиваемая им при работе, не остается постоянной и изменяется в соответствии с изменением его числа оборотов. По мере увеличения числа оборотов коленчатого вала мощность двигателя возрастает, но до известного предела, определенного для каждого двигателя. При дальнейшем повышении числа оборотов мощность начинает уменьшаться вследствие того, что цилиндры . не успевают за все более сокращающиеся промежутки времени наполняться достаточным количеством горючей смеси или воздуха, а также вследствие ухудшения процесса сгорания топлива и увеличения потерь на трение в самом двигателе Поэтому при указании мощности двигателя всегда приводится число оборотов, которому эта мощность соответствует.

С изменением числа оборотов двигателя, кроме мощности, соответственно изменяются крутящий момент Мк и удельный расход топлива. Зависимость всех этих показателей от числа оборотов коленчатого вала при работе двигателя с полной подачей топлива (дизель) или при полностью открытой дроссельной заслонке (карбюраторный двигатель) представляется в виде графика, который называется внешней скоростной характеристикой двигателя. Эта характеристика получается путем соответствующих испытаний двигателя и является основной характеристикой, определяющей все показатели двигателя: мощность, крутящий момент и экономичность.

На рис. 1 показана скоростная характеристика двигателя автомобиля ЗИЛ-130. Из характеристики видно, что наибольшая мощность этого двигателя, равная примерно 150 л. е., развивается при числе оборотов около 3200 в минуту. Наибольший крутящий момент двигателя равен 40 кГ -м, а наименьший удельный расход топлива 240 г.л. с. ч. Аналогичный вид имеют скоростные характеристики и других автомобильных двигателей.

Рис. 1. Скоростная характеристика двигателя автомобиля ЗИЛ-130

Читать далее: Детали кривошипно-шатунного механизма и общая его компоновка

Категория: - Устройство и работа двигателя

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Общие характеристики двигателя внутреннего сгорания

Общие характеристики двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

В наши дни на автомобили в основном устанавливается двигатель внутреннего сгорания. Специалисты-профессионалы отмечают достаточно сложное его устройство. Для того чтобы остановить свой выбор, при покупке автомобиля, на какой-то конкретной версии, необходимо использовать технические характеристики двигателя внутреннего сгорания для анализа устройства всего автомобиля.

Самый главный показатель поршневого двигателя внутреннего сгорания – это количество цилиндров. Их может быть, на серийных автомобилях, от 1 до 16. Этот фактор влияет на конструктивное устройство двигателя, а так же на мощность, она может быть различной при одинаковом количестве цилиндров.

Цилиндры могут располагаться рядно и под углом друг к другу. Когда они расположены под углом, относительно коленчатого вала с обеих сторон, то на характеристики двигателя влияет угол развала. При увеличении угла смещается вниз центр тяжести двигателя, что улучшает работу систем охлаждения и смазки, наблюдается улучшение динамических показателей, повышается инерционность. При уменьшении угла снижается вес и инерционность, но ухудшается температурный режим.

Применяется в автомобилестроении оппозитный двигатель, угол развала цилиндров которого составляет 180°, при этом максимально проявляются преимущества и недостатки ДВС. При W-образной схеме задействуется четыре и более цилиндра, и включаются они в общий привод. Очень редко применяется рядно-V-образный тип двигателей, это синтез двух типовых разновидностей. Располагаясь последовательно, несколько цилиндров наклонены под определенным углом относительно друг друга, это способствует улучшению температурных характеристик.

Отличаются между собой эти типы двигателей весом и размерами. Увеличение количества цилиндров ведет к изменению всех характеристик: увеличивается рабочий объем двигателя, увеличивается его мощность, но и расход топлива увеличивается тоже.

Материалы, из которых изготавливают двигатели можно разделить на три основных группы:

Чугун и другие сплавы железа – достигается большая прочность, но значительно увеличивается вес.

Алюминий и сплавы – дают малый вес и среднюю прочность.

Сплавы магния – малый вес при достаточно высокой прочности, но при этом значительно возрастает стоимость.

В основном работа двигателя внутреннего сгорания характеризуется тремя показателями: мощностью, крутящим моментом и числом оборотов коленчатого вала. Мощность обозначается лошадиными силами (л.с.), иногда выражается в киловаттах (кВт). Влияет она на общую динамику автомобиля, на его скорость и время разгона. Крутящий момент влияет на создание тягового усилия, обозначается ньютонометрами (нм), обеспечивает мягкость работы двигателя при переключении передач и обеспечивает ускорение автомобиля с низких оборотов. Показатель максимального числа оборотов коленчатого вала влияет на скоростной и динамический характер движения автомобиля.

Не менее важными являются такие характеристики:

тип применяемого топлива для двигателя внутреннего сгорания может быть бензин, газ или дизельное топливо. Марки топлива различаются октановым числом, оно должно соответствовать типу двигателя и его характеристикам. Использование несоответствующего топлива приводит к потере мощности и к снижению ресурса работоспособности двигателя;

расход топлива двигателя внутреннего сгорания разделяется на городской, загородный и смешанный. Обозначается количеством литров на сто километров пробега автомобиля;

расход моторного масла . Измеряется в литрах на тысячу километров пробега. Масла бывают синтетическими, полусинтетическими и минеральными, отличаются они густотой и вязкостью. Применение их регламентировано изменениями сезонных температур, зимой применяются масла с низкими обозначениями 0W40, 5W40, 10W40, а летом 15W40, 20W40. Трансмиссионные масла 70W90 или 95W100 использовать в двигатель нельзя, так как это приведет к его заклиниванию;

ресурсная прочность – этот параметр определяет периодичность проведения технического обслуживания. Обычно работы по техническому обслуживанию двигателя проводятся в период между 5000 и 30000 километров пробега. Имеется гарантийный и послегарантийный периоды технического обслуживания.

Двигатели имеют ряд разнообразных особенностей конструктивного характера:

топливная система – может быть бензиновая и дизельная. Бензиновые двигатели при большем числе оборотов колен вала развивают большую мощность, а дизельные имеют большой крутящий момент и отличаются устойчивой работой;

на современных двигателях внутреннего сгорания применяется электронная система впрыска бензина (инжекторная), она показывает лучшие технико-экономические показатели, чем карбюраторная система. Из-за плохого смешивания бензовоздушной смеси карбюраторная система имеет низкий КПД, труднорегулируемая механическая регулировка приводят к перерасходу топлива;

система бензинового впрыска может быть одноточечного и многоточечного типа. Недостатком одноточечной системы есть то, что при резком уменьшении нагрузки происходит увеличение расхода топлива. Многоточечный тип имеет прямую и распределенную систему впрыска. При этом создается равномернораспределенная смесь, что делает работу двигателя устойчивой на всех режимах. Но при прямом впрыске, хоть и наблюдается повышение мощности, ресурсной прочности и снижение расхода топлива значительно повышается стоимость, так как необходимо высококачественное топливо и наблюдаются провалы на малых оборотах в начале движения.

Эти недостатки исключаются применением комбинированного (двойного) впрыска. Системы используются одновременно, а электроника включает их по очереди, в зависимости от изменения нагрузочных и скоростных режимов.

Дизельные двигатели проще бензиновых по конструкции, однако, система впуска намного сложнее и построена по другому принципу. В ее состав входит топливный насос высокого давления (ТНВД), а так же форсунки, которые впрыскивают топливо, под высоким давлением, прямо в камеру сгорания. Работает эта совместная система достаточно устойчиво и стабильно, но требует тщательного технического обслуживания и профессиональной регулировки.

Используя комбинацию топливного насоса высокого давления с насос-форсунками на базе общей топливной рампы высокого давления, где дизельное топливо сжимается и попадает в камеру сгорания методом впрыска. На данное время эта система показывает лучшие характеристики и обеспечивает малый расход топлива.

Форсунки впрыска могут быть с механическим или пьезоэлектронным приводом. Они достаточно надежно работают, но пьезоэлектронные проще в обслуживании.

Клапана – часть газораспределительной системы, бывают впускные и выпускные. В разных конструкциях используется от 2 до 5 на каждый цилиндр. Чем больше клапанов, тем больше мощность, так как камера сгорания больше и быстрее наполняется топливом, это характеризуется увеличенным расходом топлива.

Дизельные двигатели бывают с наддувом и без. Без наддува – атмосферные двигатели не имеют компрессора или других устройств обеспечивающих создание повышенного давления воздуха в системе впуска. С наддувом бывают компрессорные и турбинные, отличаются друг от друга типом привода.

Компрессорный наддув имеет механический привод и получает вращение от коленчатого вала двигателя, в результате теряется часть мощности и увеличивается расход топлива. Турбонаддув имеет привод от системы крыльчаток, раскручивающихся под давлением выхлопных газов. Эта система надежнее, отличается простотой и почти исключает потери, но при этом снижается крутящий момент, ощутимо это на низких оборотах.

Система газораспределения двигателя внутреннего сгорания включает в себя распределительные валы и их приводы. Количество их зависит от конструкции двигателя, на каждый ряд один вал, но не более чем на 8 клапанов. Передача вращения от коленвала на распредвал осуществляется посредством цепи или ремня. Цепь создает много шума, но достаточно надежная, а ремень дешевле, но быстро изнашивается.

Фазы газораспределения – величина теоретически постоянная, и зависит от формы кулачка распредвала. По мере износа кулачка изменяются фазы, падает мощность и уменьшается моторесурс двигателя внутреннего сгорания.

mirznanii.com

---

• 
  Одноковшовый экскаватор
• 
  Пресс для сена
• 
  Дробилки молотковые
• 
  Крафтер новый
• 
  Новый крафтер
• 
  Вещества синтетические
• 
  Электрический ток определение
• 
  Пластичная смазка
• 
  Статические испытания свай
• 
  Грузоподъемные краны
• 
  Полиспаст это