Номинальный режим работы двигателя автомобиля

Устройство автомобилей

Режимы работы двигателя

При эксплуатации автомобиля постоянно меняется режим работы двигателя. При этом под режимом работы двигателя понимается частота вращения коленчатого вала и развиваемая им мощность, т. е. тяговое усилие. Мощность двигателя, которая расходуется на преодоление сопротивлений, возникающих при движении автомобиля (сопротивление дорожного покрытия, воздуха, подъема или спуска, массы перевозимого груза и т. д.) называется нагрузкой .

Если, например, двигатель при частоте вращения коленчатого вала 3200 об/мин в данных дорожных условиях развивает мощность 40 кВт, то нагрузка двигателя составляет 40 кВт.
Если максимально возможная мощность двигателя при этой частоте вращения коленчатого вала равна 80 кВт, то нагрузочный режим в данном конкретном случае соответствует 50 %, т. е. двигатель работает в половину своей силы. Мощность двигателя завит от положения дроссельной заслонки: по мере ее открытия мощность повышается, и наоборот.

Когда автомобиль стоит или движется по инерции (что с точки зрения науки Статики – одно и то же), двигатель работает на холостом ходу и развиваемая им мощность должна покрывать только внутренние потери.
На хороших дорогах и если автомобиль не полностью загружен, двигатель работает на средних нагрузках. При движении полностью загруженного автомобиля по плохим дорогам, на крутых подъемах двигатель развивает максимальную мощность.

Если водитель решил резко повысить скорость движения автомобиля в зависимости от условий движения, мощность двигателя должна быстро нарастать.
Особые условия работы двигателя имеют место и при его запуске после длительной стоянки автомобиля, т. е. когда двигатель холодный.

Исходя из перечисленных выше возможных режимов работы двигателя, можно выделить следующие условия, в которых ему приходится выполнять свои функции, и которые следует учитывать, разрабатывая конструкцию системы питания:

• работа в режиме отсутствия нагрузки (холостой ход);
• работа в режиме планируемых оптимальных нагрузок (средние нагрузки);
• работа в условиях длительных повышенных нагрузок (максимальные нагрузки);
• работа в условиях кратковременных экстремальных нагрузок (разгон, ускорение);
• пуск холодного двигателя.

Для каждого из перечисленных режимов мощность двигателя различна, значит, система питания автомобиля должна гибко подстраиваться под сиюминутные требования, диктуемые внешними нагрузочными условиями (масса груза, состояние и профиль дороги и т. п.), намерениями водителя и другими обстоятельствами (например, пуск холодного двигателя).

Разумеется, нельзя все проблемы взваливать только на систему питания. Некоторую «ответственность» несет и трансмиссия автомобиля, например, коробка перемены передач, но, поскольку мы сейчас рассматриваем систему питания, то нас интересует, каким образом она должна реагировать на характер эксплуатации автомобиля и двигателя в тех или иных условиях.

Решение основных сиюминутных задач и выполнение насущных требований к системе питания обеспечивается регулированием качественных и количественных характеристик горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Количественные характеристики можно корректировать с помощью дроссельной заслонки (или педали акселератора), а вот качественный состав горючей смеси должен обеспечивать карбюратор. При этом должны учитываться следующие требования:

пуск холодного двигателя требует очень богатой смеси (0,80 ≤ α ≥ 0,60), поскольку ухудшаются условия распыления и испарения топлива из-за малых скоростей движения горючей смеси и увеличения содержания в рабочей смеси остаточных газов, так как дроссельная заслонка прикрыта;

на холостом ходу в цилиндры двигателя следует подавать небольшое количество горючей смеси, но она должна быть слегка обогащенной, чтобы работа двигателя была устойчивой;

режим частичных (средних) нагрузок, являющийся основным (оптимальным) режимом работы двигателя характеризуется обедненной рабочей смесью, поскольку в этом режиме двигатель функционирует основную часть времени, и главное требование к данному режиму – максимальная экономия топлива (1,50 ≤ α ≥ 1,15);

режим полных (максимальных) нагрузок требует обогащения состава смеси (0,85 ≤ α ≥ 0,90);

режим ускорения (экстремальный режим – резкое увеличение мощности двигателя, например, при обгоне), требует значительного обогащения горючей смеси.

Простейший карбюратор, конструкция которого рассмотрена в этой статье, не способен обеспечить требуемый качественный состав горючей смеси, необходимый для работы двигателя в перечисленных режимах нагрузки.
Поэтому в конструкциях реальных современных карбюраторов предусмотрены специальные устройства, обеспечивающие корректировку состава горючей смеси в зависимости от постоянно изменяющихся потребностей автомобильного двигателя на различных режимах:

• корректирующие устройства главных дозирующих систем;
• приспособления для облегчения пуска двигателя;
• системы холостого хода;
• экономайзеры (обогатители);
• ускорительные насосы (ускорители).

С особенностями работы и принципом действия этих дополнительных устройств, расширяющих круг возможностей простейшего карбюратора, можно ознакомиться в следующих статьях.

Источник статьи: http://k-a-t.ru/dvs_pitanie/4-rejimy_dvs/index.shtml

Номинальные режимы работы двигателей

Режимы работы стандартизированы. Различают три основных режима: длительный (обозначается символом S1), кратковременный (S2), и повторно-кратковременный (S3).

Длительный – это режим, в котором превышение температуры двигателя достигает установившегося значения.

Длительный режим подразделяется на два вида:

— режим с постоянной нагрузкой (а)

— режим с переменной нагрузкой (б)

К типу (а) относятся ЭП вентиляторов, насосов, компрессоров, транспортёров, текстильных станков и др. К типу (б) – ЭП поршневых компрессоров, прокатных станов, токарных, фрезерных, сверлильных станков и др.

Режим работы ЭП отражают при помощи нагрузочных диаграмм (НД), которые представляют собой зависимость мощности , момента или тока двигателя от времени .

Примеры НД для длительного режима и кривая нагрева приведены на рис. 3.

Рис. 3. Нагрузочные диаграммы для длительного режима: а – с постоянной нагрузкой, б – с переменной нагрузкой

В кратковременном режиме двигатель работает непродолжительное время, в течение которого превышение его температуры не достигает установившегося значения, а после отключения он успевает охладиться до температуры охлаждающей среды (рис. 4, а). В этом режиме работают ЭП шлюзов, задвижек нефте- и газопроводов и др.

Повторно-кратковременным называют режим, в котором кратковременные периоды включения двигателя чередуются с периодами пауз, причём в период нагрузки превышение температуры двигателя не достигает установившегося значения, а при отключении не успевает достичь температуры охлаждающей среды (рис. 4,б).

Свойства двигателей в повторно-кратковременном режиме зависят от продолжительности включения (ПВ). Как видно из диаграммы (рис. 4,б), двигатель нагружен в течение времени , в течение времени следует пауза. Их сумма составляет время цикла .

ПВ – это величина, равная отношению времени работы двигателя под нагрузкой ко времени цикла, измеряемое в процентах.

ПВ стандартизированы и составляют 15%, 25%, 40%, 60%. Значение ПВ указывается в паспорте двигателя.

Рис. 4. Нагрузочные диаграммы и диаграммы нагрева: а – для кратковременного режима работы, б – для повторно-кратковременного режима работы

Двигатель мощностью с ПВ1 может быть использован при другой ПВ2. Мощность , на которую можно потом нагружать двигатель, определяется приближённым соотношением:

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник статьи: http://studopedia.su/5_44270_nominalnie-rezhimi-raboti-dvigateley.html

Номинальные режимы работы двигателя

Различные условия работы производственных механизмов обуславливают различные режимы работы электроприводов. Поэтому в электромашиностроении номинальные режимы электрических двигателей классифицируются на восемь режимов с условными обозначениями от S1 до S8.

S1 — продолжительный номинальный режим работы. Соответствует режиму, при котором двигатель работает с номинальной нагрузкой столько времени, что превышения температуры всех его частей достигают установившихся значений, которые должны быть равны допустимым (рис. 6.8). Условию τ_уст=τ_доп соответствуют каталожные данные двигателя P_н, U_н, I_н, n_н.

Двигатели продолжительного номинального режима работы предназначены преимущественно для обширной группы электроприводов механизмов непрерывного действия.

S2 — кратковременный номинальный режим работы. Режим, при котором периоды номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения двигателя, причем за время работы двигатель не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время отключения успевает охладиться до температуры окружающей среды (рис. 6.9). Вследствие этого начальное превышение температуры при каждом включении равно нулю, а достигаемое в конце работы превышение температуры двигателя согласно (6.35):

(6.38)

определяется величиной нагрузки, временем работы t_рн и постоянной времени нагрева T_н. Таким образом, номинальная мощность двигателя кратковременного режима S2 соответствует определенному номинальному времени работы t_рн, значения которого стандартизованы величинами 15, 30, 60 и 90 мин.

Если фактическое время работы больше номинального, двигатель будет нагреваться до температуры, большей допустимой, и во избежание этого нагрузка должна быть снижена. Таким образом, нельзя использовать двигатель с такой же нагрузкой в длительном режиме, так как установившаяся температура двигателя t o _уст будет больше допустимой t o _доп (рис. 6.9). В случае, если фактическое время работы будет меньше номинального, двигатель можно в соответствующей степени перегрузить.

Двигатели кратковременного режима широко используются на электрическом транспорте (двери, разгрузочные механизмы) и для различных кратковременно работающих вспомогательных механизмов в промышленности.

S3 — повторно-кратковременный номинальный режим работы. Режим, при котором периоды работы с номинальной нагрузкой чередуются с периодами отключения двигателя, причем за время работы двигатель не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы не успевает охладиться до температуры окружающей среды (рис. 6.10).

По прошествии определенного числа циклов после включения температура двигателя, повышаясь, достигнет квазиустановившегося значения, и будет колебаться вокруг среднего значения t o _у.ср. Максимальное превышение температуры τ_max не должно превышать допустимого значения τ_доп. Для наиболее полного использования двигателя по нагреву колебания температуры вокруг среднего установившегося значения должны быть минимальными. Это может быть достигнуто при выполнении условия t_р

Главной характеристикой повторно-кратковременного режима является относительная продолжительность включения двигателя, %:

(6.39)

.

Номинальные значения ПВ_н нормируются величинами 15, 25, 40, 60 и 100%. Номинальные данные двигатели режима S3, указанные в каталоге и на щитке двигателя, соответствуют конкретному указанному в каталоге и на щитке значению ПВ_н.

Использовать двигатели длительного режима S1 для работы в повторно-кратковременном режиме S3 даже с ПВ, близкими к 100%, не рекомендуется, так как для полного использования по температуре в режиме S3 двигатель необходимо перегружать, тем самым, уменьшая его реальную перегрузочную способность. Специальные двигатели режима S3 даже с ПВ=100% также не рекомендуется применять для работы в продолжительном режиме S1, так как его перегрузочная способность при работе в режиме S1, будет избыточна, а его массогабаритные и ценовые показатели будут гораздо выше, чем у двигателя режима S1.

Рассмотренные режимы S1, S2, S3 являются основными, и для этих режимов электротехнической промышленностью выпускаются электрические двигатели. Разработанные в теории электропривода инженерные методы проверки двигателей по нагреву позволяют осуществлять выбор двигателей на основе этих трех режимов для всех практических случаев.

В целях облегчения выбора двигателей для конкретных осложненных обстоятельств действующий ГОСТ расширил номенклатуру номинальных режимов до восьми.

S4 — повторно-кратковременный номинальный режим с частыми пусками.Данный режим характеризуется значительным влиянием пусковых динамических процессов на нагрев двигателя. Это может происходить при достаточно большом суммарном времени пуска за цикл работы.

S5 — повторно-кратковременный номинальный режим с частыми реверсами.В цикле работы электропривода присутствуют как тяжелые, длительные по времени пусковые режимы, так и участки с электрическим торможением.

S6 — перемежающийся номинальный режим работы. Характеризуется чередованием периодов работы двигателя с номинальной нагрузкой с периодами работы вхолостую, причем за время работы с нагрузкой двигатель не успевает нагреться до установившейся максимальной температуры, а за время работы вхолостую не успевает охладиться до установившейся минимальной температуры холостого хода. Характеристикой режима S6 является относительная продолжительность нагрузки:

(6.40)

,

где t_н и t_хх – времена работы соответственно с номинальной нагрузкой и в холостую.

Продолжительность цикла не должна превышать 10 мин. Номинальные значения ПН нормируются величинами 15, 25, 40, 60 и 100%.

S7 — перемежающийся номинальный режим работы с частыми реверсами.Этот режим отличается от повторно-кратковременного S5 тем, что в цикле работы отсутствуют периоды отключения двигателя.

S8 — перемежающийся номинальный режим работы с двумя и более скоростями в цикле работы.Тяжелый режим работы, в котором отсутствуют периоды отключения двигателя, одновременно регулируется скорость вращения двигателя (соответственно есть пусковые и тормозные режимы). Этим режимом работы характеризуются приводы подач металлорежущих станков с автоматизированным рабочим циклом при изготовлении сложных изделий.

Таким образом, номинальные режимы S4÷S8 дополняют конкретную информацию об интенсивных повторно-кратковременных режимах и о продолжительных режимах с переменной циклической нагрузкой.

Источник статьи: http://lektsii.org/12-39112.html