3 Расчет и построение внешней скоростной характеристики
Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость основных параметров двигателя (эффективная мощность Nе, эффективный крутящий момент Ме, часовой расход топлива GT, удельный эффективный расход топлива ge, коэффициент наполнения ηv) от частоты вращения коленчатого вала при полностью открытой дроссельной заслонке.
По внешней скоростной характеристике определяются максимальные мощностные параметры двигателя и минимальные удельные параметры. Также по внешней скоростной характеристике определяется коэффициент приспособляемости двигателя, равный отношению максимального эффективного момента Меmax к моменту при максимальной мощности Меnom:
График крутящего момента и выходной мощности двигателя автомобиля Citroen C5 1.6 THP 115 кВт представлены на рисунке 3.1 (взят с сайта www.Superchips.co.uk)
=282/240=1,175.
(3.1)
Рисунок 3.1 — График крутящего момента и выходной мощности двигателя автомобиля Citroen C5 1.6 THP 114 кВт
Для дальнейших расчетов принимается, что максимальный крутящий момент двигателя и частота вращения коленчатого вала двигателя, при которой он достигается, по графикам прототипа.
Необходимо определить значения крутящего момента двигателя в пределах его рабочего диапазона частот вращения с шагом, обеспечивающим получение не менее 20-30 значений крутящего момента для чего произвести разбиение графиком с равным шагом через 100, 150 или 200 мин-1.
Основные
параметры двигателя в зависимости от
угловой скорости
вращения коленчатого вала определяются
по эмпирическим формулам.
Текущее значение эффективной мощности Nеx, кВт, равно:
=
,
(3.2)
где а, в, с – коэффициенты корректирования; а = в = с = 1 [1].
Текущее значение эффективного крутящего момента Меx, кНм, равно:
Текущее значение часового расхода топлива GTx, кг/ч, равно:
=
.
(3.3)
Текущее значение удельного эффективного расхода топлива gex, г/(кВтч), для дизельного двигателя с неразделенными камерами равно:
=
.
(3.4)
В качестве примера представим расчет по формулам (3.2) – (3.4) для
167,5
мин-1
=
=167,5
155=
25962
кВт,
=
225,755
г/(кВтч),
кг/ч.
Для остальных значений ωx расчеты выполнялись аналогично, результаты расчетов сведены в таблицу 3.1. Кроме того, по полученным данным построена внешняя скоростная характеристика проектируемого 4-х цилиндрового бензинового двигателя (рисунок 3.2).
Таблица 3.1 – Результаты расчета основных параметров двигателя
|
№ п/п |
Частота вращения по графику nе, мин-1 |
Угловая скорость вращения wе, рад/с |
Значение крутящего момента, Mе, Нм
|
Эффективная мощность, Nе, кВт |
удельного эффективного расхода топлива gе, г/(кВтч) |
Часового расхода топлива, Gт, кг/ч |
|
1 |
1600 |
167,47 |
155,00 |
25,96 |
214,72 |
5,57 |
|
2 |
1800 |
188,40 |
180,00 |
33,91 |
209,95 |
7,12 |
|
3 |
2000 |
209,33 |
235,00 |
49,19 |
205,69 |
10,12 |
|
4 |
2200 |
230,27 |
248,00 |
57,11 |
201,93 |
11,53 |
|
5 |
2400 |
251,20 |
257,00 |
64,56 |
198,66 |
12,83 |
|
6 |
2600 |
272,13 |
259,00 |
70,48 |
195,91 |
13,81 |
|
7 |
2800 |
293,07 |
260,00 |
76,20 |
193,65 |
14,76 |
|
8 |
3000 |
314,00 |
265,00 |
83,21 |
191,89 |
15,97 |
|
9 |
3200 |
334,93 |
270,00 |
90,43 |
190,64 |
17,24 |
|
10 |
3400 |
355,87 |
276,00 |
98,22 |
189,89 |
18,65 |
|
11 |
3600 |
376,80 |
280,00 |
105,50 |
189,63 |
20,01 |
|
12 |
3800 |
397,73 |
282,00 |
112,16 |
189,89 |
21,30 |
|
13 |
4000 |
418,67 |
278,00 |
116,39 |
190,64 |
22,19 |
|
14 |
4200 |
439,60 |
276,00 |
121,33 |
191,89 |
23,28 |
|
15 |
4400 |
460,53 |
272,00 |
125,27 |
193,65 |
24,26 |
|
16 |
4600 |
481,47 |
270,00 |
130,00 |
195,91 |
25,47 |
|
17 |
4800 |
502,40 |
270,00 |
135,65 |
198,66 |
26,95 |
|
18 |
5000 |
523,33 |
265,00 |
138,68 |
201,93 |
28,00 |
|
19 |
5200 |
544,27 |
263,00 |
143,14 |
205,69 |
29,44 |
|
20 |
5400 |
565,20 |
261,00 |
147,52 |
209,95 |
30,97 |
|
21 |
5600 |
586,13 |
256,00 |
150,05 |
214,72 |
32,22 |
|
22 |
5800 |
607,07 |
248,00 |
150,55 |
219,99 |
33,12 |
|
23 |
6000 |
628,00 |
240,00 |
150,72 |
225,76 |
34,03 |
Рисунок 3.2 – Внешняя скоростная характеристика проектируемого 4-х цилиндрового бензинового двигателя мощностью 114 кВт