Пусковые мощность, момент сопротивления, частота вращения

Пусковые качества двигателя внутреннего сгорания оцениваются минимальной пусковой частотой вращения и средним моментом сопротивления М_С. Если на движущееся тело действует сила, то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна  произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:

P = A/t = FS/t = Fvcosα

A – работа, t – время, F - сила, v - скорость, α - угол между вектором скорости и силы.

При вращательном движении:

P = F2πr/t = Mω = M2πf = Mπn/30

M - момент силы сопротивления, ω — угловая скорость,

π = 3,1415926  число пи, n – минимальная частота вращения (число оборотов в минуту, об/мин).

Вектор (мгновенной) скорости любой точки вращающегося с угловой скоростью w определяется формулой:

1. v = 2πr/t - линейная скорость;

2. w = 2π/t – угловая скорость;

3. v = w r.

где r – радиус - вектор к данной точке из начала координат.

В случае использования обычной физической единицы угловой скорости - радианов в секунду - модуль угловой скорости связан с частотой вращения так:ω = 2πf.

Наконец, при использовании градусов в секунду связь с частотой вращения будет: ω = 360f.

За минимальную пусковую частоту вращения принимают наи­меньшую частоту вращения колен­чатого вала, при которой обеспечивается пуск двигателя за две попытки. Пуско­вые частоты вращения карбюраторных двигателей (40 - 85 об/мин), дизелей (50 - 200 об/мин).

Продолжительность попыток при этом составляет:

1. 10 с для карбюратор­ных двигателей;

2. 15 с для дизелей;

3. интервалами между попытками в одну минуту.

Минимальная пусковая частота вращения зависит от температуры и определяется пусковыми характеристиками, представляющими собой зависимости времени пуска двигателя от средней частоты вращения коленчатого вала (рис. 3).

Рис. 3. Пусковые характеристики ди­зеля

Средний момент сопротивления при пуске двигателя склады­вается из момента трения и момента, определяемого разностью работ сжатия и расширения заряда воздуха в цилиндрах.

При расчете требуемой пусковой мощности определяют сред­ний момент сопротивления в режиме установившегося прокручи­вания. Работа трения за время раскручивания коленчатого вала переходит в тепловую энергию, которая идет на нагрев смазки между трущимися поверхностями. Вязкость масляных пленок при вращении коленчатого вала изменяется. С возрастанием частоты вращения сила трения увеличивается и, как следствие, увеличивается тепловыделение. Время на охлаждение масла уменьшается, по­этому рост момента сопротивления с повышением частоты враще­ния замедляется.

Внеш­ним фактором, определяющим условия пуска двигателя, является температура окружающей среды. Изменение температуры оказы­вает влияние на физико-химические свойства материалов, исполь­зуемых в двигателе (топливо, масло, охлаждающую жидкость) и выходные характеристики основных и вспомогательных пуско­вых устройств. Это в свою очередь оказывает большее влияние на процесс пуска.

Наибольшие трудности вызывает пуск двигателя при низких температурах. Основными причинами, затрудняющими пуск при низких температурах, являются:

1. повышенная вязкость масла двигателя и соответствующее увеличение момента сопротивления;

2. повышенная вязкость топлива и снижение его испаряемости, отрицательно влияющие на протекание процессов смесеобразо­вания и вызывающие увеличение минимальной пусковой частоты вращения;

3. ухудшение условий для воспламенения и сгорания топливовоздушной смеси при понижении давления и температуры сжатия;

4. ухудшение характеристик системы зажигания карбюраторных двигателей, обусловленное падением напряжения на зажимах аккумуляторной батареи при работе ее в стартерном режиме.

Для каждого двигателя с определенной электростартерной пусковой системой при заданных марках топлива и масла дви­гателя существует предельная температура, ниже которой на­дежный пуск становится невозможным.

Предельная температура пуска - это наиболее низкая тем­пература окружающей среды, при которой пуск двигателя на основном топливе и 75% заряженности аккумуляторной ба­тареи осуществляется не более чем за три попытки стартования.

Предельная температура пуска служит критерием оценки пусковых качеств двигателя, пускаемого без предварительного разогрева. При использовании средств предпускового разогрева в качестве критерия оценки пусковых качеств принимается общее время подготовки двигателя к принятию нагрузки.