13 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое нагрузочная характеристика двигателя

Что такое нагрузочная характеристика двигателя

Автолюбители со стажем помнят, что в их гараже обязательно находилась нагрузочная вилка. С ее помощью контролировали состояние банок аккумуляторной батареи, их емкость. В процессе эксплуатации емкость аккумуляторной батареи уменьшается. Это происходит из-за разрушения пластин, процессов сульфатации. Действительно, свинцовые пластины постоянно находятся в агрессином электролите. Если такой электролит попадает на одежду, то через некоторое время на ней появляется дыра. Пластины также разрушаются при протекании экстремальных токов при запуске двигателя.

У меня в 80-х прошлого века была такая вилка и еще ареометр автомобильный. Я лично перебирал аккумуляторные банки, практически на каждой станции были штатные аккумуляторщики. Я уже, по-моему, писал на Буруме, что когда нас на СТО спрашивают «где можно найти хорошего аккумуляторщика», мы отвечаем, — «на кладбище».

При запуске мощного движка пиковый ток может достигать 500 и более Ампер. Для примера, смертельным для человека считается ток более 0,1 Ампера. Правда, при расчетном сопротивлении тела человека 1 кОм для достижения такого тока к телу необходимо приложить напряжение порядка 1000 Вольт. Но сейчас не об этом. Главный вопрос – нужна ли сейчас нагрузочная вилка в комплекте автолюбителя? Для чего она нужна вообще, и как ей пользоваться?

1. Нагрузочная вилка для проверки аккумуляторов

1.1. Что это такое

  • измерительный стрелочный (или цифровой прибор);
  • мощный нагрузочный резистор на небольшое сопротивление;
  • переключатель режимов;
  • клемму с толстым проводом для подключения к минусовому выводу АКБ;
  • мощные щупы для контакта с положительной клеммой аккумулятора.

Типовая конструкция выглядит примерно так.

1.2. Как работает (принцип работы)

Нагрузочная вилка контролирует напряжение аккумуляторной батареи в двух режимах: без нагрузки и под нагрузкой. В первом режиме она работает подобно обычному мультиметру: измеряет напряжение на АКБ при отсутствии нагрузки. Во втором режиме она контролирует напряжение аккумулятора, когда он нагружен на сопротивление (резистор). Величина сопротивления около 0,1 Ома, мощность – более 500 Ватт. Через резистор протекает большой ток, он сильно нагревается. Напряжение на АКБ под нагрузкой уменьшается. По этому уменьшению можно судить о емкости АКБ, его состоянии.

Я не буду вдаваться в физические формулы, поясню физиологически. Я, например, спокойно могу пройти не груженым километров пять. Но, если на меня загрузить 50-килограммовый мешок картошки, я и 100 метров его не протяну. И скорость моего передвижения значительно уменьшится. Точно по такому принципу устроена нагрузочная вилка.

1.3. Виды

Наиболее простейшей, но иногда не в плане цены, является нагрузочная вилка со стрелочным измерительным прибором. Она самая надежная. Иногда в гаражах можно найти рабочие вилки, которые приобретали наши деды.

Более сложные приборы – нагрузочные вилки с цифровыми индикаторами. Они более наглядные, но не так надежны.

Можно найти нагрузочные вилки в бескорпусном исполнении. В принципе, корпус нужен. Он защищает пользователя от обжигания о нагреваемый нагрузочный резистор. Через него протекает большой ток (более 50 Ампер), резистор сильно нагревается.

2. Как правильно пользоваться нагрузочной вилкой

Если вы желаете оценить состояние вашей АКБ, тогда необходимо:

  • зарядить аккумулятор, проехав без остановки порядка 30 километров (генератор авто исправный), или на исправном зарядном устройстве в течение не менее 10 часов;
  • снять любую из клемм АКБ на машине;
  • дать «отдохнуть» автомобилю и аккумулятору более 8 часов.

Далее можно приступать к измерениям.

2.1. Какие условия должны быть соблюдены

Во-первых, аккумулятор должен быть в технически исправном состоянии, без трещин и повреждений. При протекании большого тока во время измерений под нагрузкой протекает большой ток, который может привести даже к взрыву АКБ, если в нем будет трещина.

Многие заносят АКБ лютой зимой в дом или квартиру. А что делать, если нет другого отапливаемого помещения, а аккумулятор подгулявший. Заносить можно, если аккуратно, а вот производить измерения в квартире с помощью нагрузочной вилки крайне нежелательно. Во время измерения под нагрузкой проскакивает искра, это пожароопасно. Да и пролитый на дорогой ковер электролит приведет к хорошему скандалу и дырке в ковре. Аккумулятор во время измерений следует устанавливать на жесткую конструкцию во избежание его падения.

Помните, измерения, проведенные при сильно охлажденной АКБ, будут неточными. Например, на улице минус 30. Если вы будете измерять нагрузочные характеристики охлажденного аккумулятора, то они покажут, что АКБ разряжен в ноль. Нельзя делать поспешных выводов. Следует поместить АКБ в отапливаемое помещение, прогреть его пару часов, затем выполнять измерения и делать выводы.

В обслуживаемых АКБ перед проведением измерений следует проверить уровень электролита в банках, при необходимости дозаправить дистиллированной водой.

3. Как проверить АКБ при помощи нагрузочной вилки

Измерения выполняется в два этапа: без нагрузки и под нагрузкой.

3.1. Без нагрузки

Переключатель на приборе (если такой имеется) переводится в положение «без нагрузки». Если переключателя нет, то есть просто щуп с обозначением «+». Он соединяется с плюсовой клеммой АКБ. Минусовая клемма прибора тщательно соединяется с минусовым выводом аккумулятора. Записываются результаты показаний на стрелочном или цифровом приборе через 10 и 30 секунд. Они должны быть практически одинаковы. Если показания видимо отличаются, значит, АКБ полностью изношен или разряжен.

3.2. Под нагрузкой

Не отключая минусовую клемму, переводят переключатель в положение «под нагрузкой» (или подключают щуп, подписанный «нагрузка»). В момент подключения может проскакивать мощная искра. Записываются (запоминаются) измерения сразу после подключения и через 5-7 секунд, именно они нужны для внесения в поверочную таблицу. Больше держать щуп под нагрузкой нельзя: резистор может нагреться докрасна, выйти из строя.

3.3. Таблицы поверочные

Таблица значений при проверке АКБ без нагрузки:

Освоить методику определения нагрузочных характеристик и получить на ЭВМ графические зависимости изменения параметров двигателя от нагрузки

Освоить методику определения нагрузочных характеристик и получить на ЭВМ графические зависимости изменения параметров двигателя от нагрузки.

Изучить методику определения нагрузочных характеристик двигателя, освоить компьютерный интерфейс программы для ЭВМ, с помощью которой осуществляется моделирование характеристик.

Провести вычислительный эксперимент по снятию нагрузочной характеристики двигателя. Получить графическую зависимость изменения удельного и часового расходов топлива от нагрузки двигателя для стандартных внешних условий, регулировок и заданных конструктивных параметров.

Оценить влияние на протекание характеристики изменения некоторых конструктивных и регулировочных параметров двигателя.

Выполнить анализ факторов, определяющих изменение основных показателей двигателя при работе по нагрузочной характеристике, оценить фактические значения полученных показателей.

Определение и назначение

Нагрузочной характеристикой двигателя называется зависимость изменения часового, удельного расходов топлива и других показателей от его мощности или крутящего момента, пропорциональных нагрузке при постоянной частоте вращения коленчатого вала.

Нагрузочная характеристика позволяет установить часовой и удельный расходы топлива при различных мощностях двигателя. Если снимается несколько характеристик при различных скоростных режимах, то определяются наивыгоднейшие режимы работы двигателя как по мощности, так и по оборотам.

В условиях эксплуатации двигатель с искровым зажиганием работает по нагрузочной характеристике, когда автомобиль движется с постоянной скоростью ( n = const ) по дороге с переменным профилем. В этом случае с увеличением нагрузки (подъем в гору или ухудшение дорожных условий) для поддержания постоянных оборотов водитель открывает дроссельную заслонку.

3.2. Анализ нагрузочной характеристики двигателя с искровым

На рис. 3.1(а) показан вид нагрузочной характеристики двигателя с искровым зажиганием, а на рис. 3.1(б) показано изменение параметров, определяющих нагрузочную характеристику двигателя с искровым зажиганием.

Рис. 3.1 Вид нагрузочной характеристики дизеля (а) и изменение определяющих ее параметров (б)

По оси абсцисс отложены величины нагрузки (мощности) в процентах; за 100% принимают мощность, развиваемую при полном открытии дроссельной заслонки при данном числе оборотов.

Читать еще:  Двигатель в розыске как быть

Часовой расход топлива в этом случае зависит от двух изменяющихся параметров — коэффициента наполнения  v и коэффициента избытка воздуха  (рис. 3.1б):

, (3.1)

где А 1 – постоянный множитель, куда входят объем, тактность двигателя и другие параметры.

Характер изменения коэффициента избытка воздуха  зависит от конструкции и настройки карбюратора или программы контроллера и изменяется в узких пределах: 0,5…0,6 на холостом ходу; 1,05…1,1 на малых и средних мощностях; 0,8…0,9 на полных или близких к ней мощностях.

По мере прикрытия дроссельной заслонки коэффициент наполнения цилиндра h v падает и при холостом ходе он в 4-5 раз меньше, чем при полной мощности, что приводит к уменьшению часового расхода топлива. Однако G Т = f ( N e ) меняется не по линейному закону. На режимах, близких к холостому ходу G Т возрастает, т.к. хотя горючей смеси поступает в цилиндр немного, но она переобогащена. При мощности двигателя более 80% N e max вступает в работу экономайзер (или увеличивается время открытия топливных инжекторов), смесь обогащается до мощностного состава (a = 0,8…0,9) и часовой расход топлива увеличивается.

Изменение удельного расхода топлива от мощности определяется изменением индикаторного и механического КПД: , (3.2)

где Н и – теплота сгорания топлива.

В карбюраторных двигателях карбюратор (или система впрыска в инжекторных двигателях без нейтрализатора отработавших газов) отрегулирован на условия поддержания при всех мощностях состава смеси, соответствующего наибольшей экономичности, т. е. наибольшего индикаторного КПД  i . При этом с ростом мощности он увеличивается. Лишь при обогащении смеси экономайзером или топливными форсунками (инжекторами) индикаторный КПД уменьшается вследствие ухудшения полноты сгорания смеси. Снижение  i при малом открытии дроссельной заслонки (малой мощности) объясняется ухудшением процесса сгорания из-за относительного увеличения количества остаточных газов, плохого смесеобразования и относительного увеличения тепловых потерь. В инжекторных двигателях с нейтрализатором отработавших газов состав смеси почти на всех режимах поддерживается близким к стехиометрическому, поэтому там зависимости  i и g e от мощности имеют другой характер.

Механический КПД определяется зависимостью

. (3.3)

Значение среднего индикаторного давления ( Р i ) определяется в основном наполнением цилиндра (  v ), т.к. отношение меняется в узких пределах. Среднее давление механических потерь ( Р м ) при n = const практически постоянно.

При работе двигателя на холостом ходу с постоянной угловой скоростью Р м = Р i и g e  , т.к. вся работа газов идет на преодоление сил трения и привод агрегатов. С увеличением мощности двигателя увеличивается индикаторный и особенно механический КПД, что ведет к снижению удельного расхода топлива. Таким образом, изменение произведения  i  м определяет характер протекания g e . Наименьшее значение g e соответствует наибольшему  i  м (обычно при 80% N e max ). При дальнейшем увеличении мощности (открытии заслонки) вступает в работу экономайзер (увеличивается время открытия инжекторов), смесь обогащается, ухудшается полнота сгорания смеси (уменьшается  i ), что ведет к увеличению удельного расхода топлива.

4. Организация выполнения вычислительного эксперимента при снятии характеристик на ЭВМ

Компьютерный программный комплекс по моделированию характеристик двигателя находится в директории «Madibook». Для начала работы программы необходимо запустить исполнительный файл «start.exe». После появления рабочей заставки необходимо последовательно перейти в следующие директории:

«Лабораторный практикум» «Лабораторный практикум по теории ДВС» «Двигатель с искровым зажиганием» «Нагрузочная характеристика» «Лабораторная работа».

После этого на экране появляется основное меню программы.

Для управления ходом эксперимента на экране имеются поля, соответствующие определенным командным функциям, которые активизируются следующим образом: используя клавиши направления клавиатуры компьютера  >,  >,  >,  > , следует установить на экране курсор-стрелку на требуемое управляющее поле и нажать клавишу Enter > для запуска функции.

Управляющее поле выполнено в виде выпуклой клавиши, на которую нанесено условное обозначение режима или функции. Запуск функции сопровождается на экране эффектом «нажатия» клавиши. Виды операций управления сведены в таблицу 4.1.

Перемещение курсора стрелки на экране по управляющим полям

Запуск функции, присвоенной управляющему полю, на котором установлен курсор стрелка

Переход в меню справочной системы

Продолжение таблицы 4.1

Вывод на экран информации о функции управляющего поля, на котором установлен курсор стрелка

Аварийное завершение лабораторной работы

4.1. Описание основного меню .

В верхней части экрана расположены управляющие поля вызова основного меню меню и завершения лабораторной работы выход . Между этими полями находится информационная строка, в которую выводятся сообщения, характеризующие состояние проведения эксперимента.

Основное меню содержит набор управляющих полей, с помощью которых обеспечивается вызов следующих режимов работы:

–– переход в меню справочной системы;

–– переход в меню построения диаграмм

–– вывод таблицы с исходными данными и результатами расчетов

–– хранение и сравнительный анализ снятых характеристик

–– смена наименования регулируемого параметра и дополнительной панели управления

–– ввод учетной информации (ФИО и группа)

4.2. Основные режимы работы и их управляющие поля.

Режим «Справка» позволяет экспериментатору вывести на экран необходимую справочную информацию. В центре экрана выводится меню выбора разделов справочной информации. Это меню включает следующие функции:

Краткая справка по работе с клавиатурой — описание действий, выполняемых при нажатии определенных клавиш.

Описание управляющих полей — информация об управляющих полях для каждой командной функции.

Порядок снятия характеристики — типовой порядок действий пользователя при выполнении эксперимента.

Методика расчета — алгоритм и описание формул, по которым производится расчет.

Режим «Стенд». В этом режиме экспериментатор, управляя стендом, выполняет снятие характеристики двигателя. Расположение информации

Рис. 4.1. Рабочее окно режима «Диаграмма»

Рис. 4.2. Рабочее окно режима «Протокол»

на экране в этом режиме будет приведено ниже (рис. 5.1 ).

Режим «Диаграмма» позволяет анализировать снятую характеристику двигателя в виде графиков. На экран выводится система меню (рис. 4.1). Управляющие поля, обозначенные 1, 2, 3 , 4, обеспечивают построение заранее сформированной диаграммы, имеющей свой набор параметров.

После выбора управляющего поля появляется нужная диаграмма. На поле диаграммы в левом верхнем углу выводятся управляющие поля:

–– возврат к основному меню;

–– вывод диаграммы на печатающее устройство

Режим «Протокол» дает возможность вывести на экран или напечатать таблицы с числовыми значениями параметров двигателя, полученных в точках замера. На экран выводится окно, содержащее протокол работы с управляющими полями (рис. 4.2).

В режиме «Протокол», в котором используется таблица с большим количеством строк, в левой части экрана расположена вертикальная линейка с бегунком, отмечающим текущее расположение экрана на все поле данных. С помощью управляющих полей  и  осуществляется перемещение по таблице вверх и вниз.

В верхней части протокола имеются следующие управляющие поля:

— предназначено для вывода протокола на печатающее устройство;

— удаление из протокола варианта, на который указывает маркер в виде прямоугольника, расположенный в строке номеров вариантов;

— передвижение в сторону уменьшения или увеличения номера варианта;

Режим «Дополнительная панель управления» производит выбор дополнительного изменяемого параметра. На экран выводится меню с набором параметров (рис. .3.).

После выбора какого-то параметра соответствующим образом изменяется состояние управляющего поля доп. панель управления , доступ к которому осуществляется из режима «Стенд».

Режим «Настройка» позволяет экспериментатору задать учетную информацию (фамилию и группу), которая при выводе на печать протокола или диаграмм будет помещена в определенное место на распечатке.

Рис. .3. Расположение информации в окне при работе в режиме


«Дополнительная панель управления»

4.3. Сохранение результатов работы

Параллельно с выводом на принтер, а также если принтер не подсоединен, при нажатии управляющего поля «Печать» в режимах «Протокол» и «Диаграмма» данные сохраняются на диске.

Имена файлов с результатами из режима «Протокол» сохраняются в каталоге MADIBOOKLABRESULTIMI под именем ISKNxxx.RES для нагрузочной характеристики бензинового двигателя, где ххх — цифры от 000 до 999, указывающие порядковый номер файла.

Читать еще:  Что такое раскаксовка двигателя

При выводе на печать из режима «Диаграмма» в том же каталоге результатов создается файл с аналогичным именем в формате DXF, который занимает на диске от 300 кБайт и выше. Для распечатки используются программы, распознающие данный формат (например AutoCad или AutoSketch).

5. Методика проведения лабораторной работы

Экспериментальные данные для моделирования характеристик двигателей с искровым зажиганием были получены при исследованиях ряда моделей двигателей ВАЗ. Это ограничивает возможности изменения рабочего объема двигателей при имитации характеристик.

После нажатия управляющего поля “Стенд” основного меню в лабораторной работе появляется следующая компьютерная модель испытательного стенда (рис. 5.1.)

Экран разбит на следующие зоны:

— здесь выводятся контрольные сообщения типа «установка подготовлена к работе», «двигатель вышел на холостой ход» и др.

— в этой зоне располагаются окна, в которые выводятся значения исследуемых параметров двигателя.

— здесь находятся управляющие поля, выполненные в виде ползунов с цифровыми табло.

— служит для размещения информации о процессе снятия характеристики: трассы основных параметров двигателя, точки всех произведенных замеров.

Доп. панель управл ения

–– отражает значения варьируемых параметров

Дизельные агрегаты

Дизельные двигатели проще бензиновых с системой внутренного сгорания 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.

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 внутреннего сгорания 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 внутреннего сгорания, 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.

И напоследок, если у вас ломался ДВС, то диагностика автомобилей с выездом просто необходима в этом случае.

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 мотора внутреннего сгорания:

  • 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 внутреннего сгорания 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 внутреннего 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.

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.

Читать еще:  Датчик коленвала стук двигателя

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.

Холостой ход электродвигателя

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

Электродвигатель переходит в режим холостого хода, когда с его вала снимают рабочую нагрузку. В этом случае можно определить такие важные параметры функционирования устройства, как намагничивающий ток, мощность и коэффициент потерь в элементах конструкции привода. Но главное – в режиме холостого хода можно определить исправность устройства.

Так, электродвигатель на холостом ходу греться не должен. Но в некоторых случаях температура привода повышается – и это сигнализирует о неполадках, которые впоследствии могут проявить себя.

Параметры холостого хода электродвигателя

Как было сказано выше, холостой ход – это режим работы асинхронного электродвигателя, при котором на валу нет нагрузки. В этом случае устройство с точки зрения электротехники схоже с трансформатором. Но главное – оно потребляет меньше электроэнергии, что особенно важно для контроля правильности работы мотора.

В частности, ток холостого хода асинхронного электродвигателя в зависимости от мощности и частоты вращения составляет в среднем 20-90% от номинального. Существует таблица, в которой указаны данные значения.

Так, например, ток холостого хода электродвигателя на 5 кВт при частоте вращения в 1000 оборотов в минуту составляет 70% от номинального (см. рис. 2). При частоте вращения 3000 оборотов в минуту – всего 45% от номинального (см. рис. 3). Это важно учесть, так как если фактическая сила тока значительно расходится с расчётной, то это сигнализирует о неполадках.

Стоит отметить, что параметры работы двигателя обычно указаны в прилагаемой к нему документации или могут быть получены посредством расчётов.

Что делать, если греется электродвигатель на холостом ходу

Электродвигатель на холостом ходу греться не должен. Допускается лишь незначительное увеличение температуры, обусловленное естественными причинами – появление трения в подшипниках на валу ротора и сопротивление в обмотке. А вот заметный нагрев сигнализирует в первую очередь о неполадках в устройстве.

Чаще всего нагревается асинхронный электродвигатель на холостом ходу из-за межвиткового замыкания в обмотках. Это требует срочного ремонта. Ведь при повышении нагрузок межвитковое замыкание может привести к перегреву и выгоранию обмотки – и, как следствие, повреждению как самого ЭД, так и конструкции, в которую он установлен.

Ещё одна возможная причина нагрева ЭД в этом режиме – эксплуатация в нештатных условиях. Например, превышение напряжения. В этом случае необходимо срочно отключить питание двигателя, так как из-за перегрева может возникнуть межвитковое замыкание в обмотках или замыкание обмотки на корпус двигателя.

Реже нагрев ЭД наблюдается из-за затруднённого движения ротора. Стоит убедиться, что подшипники работают нормально, а между обмотками ротора и статора не попали загрязнения.

УПРАВЛЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯМИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

В основу управления режимами работы двигателей переменного тока заложен принцип зависимости частоты вращения вала от величины напряжения, прикладываемого к катушкам статора.

При фиксированной величине тока это означает изменение мощности, передаваемой в нагрузочную (роторную) цепь. Еще один параметр, которым нередко приходится управлять при эксплуатации двигателей рассматриваемого класса – направление вращения вала (реверс).

Для реализации двух этих возможностей применяются различные схемы, построенные на компонентах того или иного типа.

Это могут быть:

  • транзисторные ключи или реле;
  • тиристорные элементы;
  • электронные тиристоры (симисторы).

Транзисторы применяется сегодня крайне редко, поскольку на смену им пришли более эффективные тиристорные и симисторные управляющие элементы.

С их помощью удается непосредственно изменять величину мощности, отдаваемой в нагрузочную цепочку ротора. Для этих целей применяются современные методы широтно-импульсного или фазоимпульсного управления.

Для получения нужной частоты вращения вала и мощности, отдаваемой непосредственно в нагрузку, используется особый электронный элемент – симистор. Степень его открытия задается подачей на управляющий электрод соответствующего напряжения или последовательности прямоугольных импульсов.

Во втором случае частота следования задает время открытия прямого перехода симистора, что в конечном счете определяет величину мощности, передаваемой в управляемую роторную цепочку.

© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector