Всё для ремонта авто

Menu

Метка: Мощность

ПАУК 4-2-1 и ПАУК 4-1. Дает ли +10% к мощности двигателя



Сегодня поговорим про выпускной коллектор, а именно про паук по формуле 4-2-1 и 4-1. Что это такое, нужно ли его ставить и действительно ли он дает 10% мощности двигателя?

Оценочные параметры двигателя

В цилиндрах автомобильного двигателя во время такта расширения благодаря высокому давлению на поршень газов, образовавшихся при сгорании рабочей смеси, создается усилие, которое действует через шатун на шейку кривошипа коленчатого вала и заставляет вал вращаться.

На коленчатом валу двигателя создается, таким образом, крутящий момент, который равен произведению силы на длину плеча кривошипа.

Крутящий момент измеряется в килограммометрах (кгм) и зависит для каждого двигателя от величины усилия, действующего на кривошип коленчатого вала, которое в свою очередь зависит от количества поступившего в цилиндры и сгоревшего горючего, или, как принято говорить, от наполнения цилиндров горючей смесью.

Наполнение цилиндров улучшается с увеличением числа оборотов коленчатого вала двигателя, но только до определенных пределов, при дальнейшем увеличении числа оборотов коленчатого вала наполнение цилиндров горючей смесыо ухудшается.

С увеличением числа оборотов возрастают и потери на трение в механизмах двигателя.

В результате развиваемый двигателем крутящий момент изменяется в зависимости от числа оборотов коленчатого вала и при определенных оборотах достигает максимальной величины.

Создаваемый на коленчатом валу двигателя крутящий момент передается через силовую передачу к ведущим колесам автомобиля и заставляет их вращаться.

Величина толкающего тягового усилия автомобиля равна крутящему моменту ведущих колес, деленному на радиус качения колеса. Таким образом, чем больше подводимый к ведущему колесу крутящий момент, тем больше тяговое усилие автомобиля.

В характеристике двигателя указывается максимальный крутящий момент и соответствующее ему число оборотов коленчатого вала. Крутящий момент двигателя определяется на тормозном стенде при испытаниях.

Расширяющиеся при рабочем ходе поршня газы совершают работу. Величина этой работы равна произведению силы, перемещающей поршень, на величину хода поршня и выражается в килограммометрах (кгм).

Работа, произведенная в одну секунду, называется мощностью и выражается в кгм/сек или в лошадиных силах (л. с.). Одна лошадиная сила равна 75 кгм/сек.

Мощность, развиваемая газами в цилиндрах двигателя, называется индикаторной, а мощность, развиваемая на коленчатом валу, — эффективной.

Эффективная мощность двигателя меньше индикаторной, так как часть индикаторной мощности затрачивается на трение в механизмах двигателя и на привод вспомогательных механизмов и систем, обеспечивающих работу двигателя.

Эффективная мощность, так же как и крутящий момент, зависит от числа оборотов коленчатого вала двигателя. С увеличением числа оборотов она возрастает до максимального значения, после чего начинает уменьшаться.

Эффективная мощность двигателя определяется расчетным путем по результатам замера крутящего момента при стендовых испытаниях двигателя.

В характеристике двигателя обычно указываются его максимальная эффективная мощность и число оборотов коленчатого вала двигателя при этой мощности.

Сравнение различных двигателей и оценку их совершенства производят также по литровой мощности, т. е. по эффективной мощности, приходящейся на 1 литр рабочего объема цилиндров двигателя. Литровая мощность измеряется в л. с./л.

Мощность, развиваемая двигателем, затрачивается на работу, совершаемую автомобилем в единицу времени, т.е. на его перемещение с определенной скоростью.

Чем больше мощность двигателя, тем с большей скоростью может двигаться автомобиль.

Двигатели оцениваются также по удельному расходу горючего, который выражается количеством граммов горючего, расходуемого двигателем в час на одну лошадиную силу эффективной мощности (г / л. с.-ч.)

Величина удельного расхода горючего характеризует экономичность работы двигателя. На автомобилях каждого типа (легковые, грузовые, специальные) применяются строго определенные двигатели, которые развивают мощность и крутящий момент, обеспечивающие автомобилям необходимые тяговые качества и скорости движения при наименьшем расходе горючего.

Таблица. Краткая характеристика основных отечественных автомобильных двигателей

Наименование показателей Марка двигателя
ГАЗ-69 ГАЗ-63 ЗИЛ-157К ЗИЛ-375 ЯАЗ-206Б
Тип двигателя Четырехтактный карбюраторный Двухтактный двигатель
Число цилиндров 4 6 6 8 6
Степень сжатия 6,2-6,5 6,2 6,2 6,5 17
Порядок работы 1-2-4-3 1-5-3-6-2-4 1-5-3-6-2-4 1-5-4-2-6-3-7-8 1-5-3-6-2-4
Максимальная мощность, л.с. 55 70 104 180 205
Число оборотов в минуту при максимальной мощности 3600 2800 2600 3200 2000
Максимальный крутящий момент, кгм 12,7 20,5 34 47,5 78
Число оборотов в минуту, при максимальном крутящем моменте 2000-2200 1500-1700 1100-1400 1800 1400-1600
Литровая мощность, л.с./л 25,9 20,1 18,8 25,7 29,5
Минимальный удельный расход горючего, г/л. с.-ч 265 270 255 240 225

Краткая характеристика отечественных двигателей, применяющихся на армейских автомобилях, приведена в таблице. При пользовании таблицей следует иметь в виду, что марки двигателей здесь даются по индексам заводов-изготовителей двигателей, что не всегда совпадает с марками автомобилей, на которые они устанавливаются. В частности, для автомобиля Урал-375 производства Уральского автомобильного завода двигатель выпускается Московским автомобильным заводом им. Лихачева под маркой ЗИЛ-375; для автомобилей КрАЗ-214 и КрАЗ-219 выпуска Кременчугского автомобильного завода двигатели под маркой, ЯАЗ-М-206Б изготовляет Ярославский моторный завод.

Указанные в таблице двигатели являются основными, каждый из них имеет ряд модификаций. Так, например, на базе двигателей ГАЗ-63 выпускаются следующие модификации:

  • ГАЗ-51 — для автомобиля ГАЗ-51 А
  • ГАЗ-51 Б — для автомобиля ГАЗ-51 Б, работающего па сжатом газе
  • ГАЗ-51Ж — для автомобиля ГАЗ-51Ж, работающего на сжиженном газе
  • ряд других

ТОП 5 мощных двигателей спорткаров

Практически все производители спорткаров мечтают создать самую #быструю машину. Для этого задумываются принципиально новые моторы и бесконечно «прокачиваются» старые. Официально существующий рекорд скорости, развитой спорткаром, 431 кмч. Его уже умудрились побить несколько раз, но увы, результаты не были оформлены надлежащим образом, либо автомобили не были серийными. Как мы видим, современные авто все ближе к отметке в 500 кмч. Чтобы водить такие машины, нужна специальная подготовка и огромный водительский опыт. Развивать фантастические скорости, конечно же, позволяют супермоторы, которые ставятся на #спорткары. Порой, двигатель является самой дорогой частью автомобиля. Как выглядят агрегаты, развивающие мощность больше 1000 лошадиных сил? По большей части, это V8, V12 и W16, доработанные и усиленные. Например, мотор под капотом #Bugatti Veyron 16.4 Super Sport имеет четыре турбонагнетателя. Добро пожаловать в мир сумасшедших скоростей!

Зависимость мощности двигателя от высоты над уровнем моря

С ростом высоты над уровнем моря плотность воздуха падает, и, соответственно, заметно падает мощность, развиваемая обычным двигателем. Согласно переводным коэффициентам, установленным SAE, мощность двигателя, не оснащенного системой компрессорного наддува или турбонаддува, снижается примерно на 3% на каждую тысячу футов (300 м) подъема над уровнем моря. Таким образом, если на уровне моря двигатель развивает эффективную мощность 150 л.с., то на вершине пика Пайка (Pikes Peak) в Колорадо, на высоте 14 110 футов (4 300 м),она упадет примерно на 15%.

Мощность двигателей с компрессорным наддувом или турбонаддувом не так сильно зависит от высоты, как мощность обычных двигателей, которые всасывают воздух при атмосферном давлении.

Соотношение между мощностью по стандарту JIS и мощностью по стандарту SAE

JIS (Japan Industry Standard) — Японский руководящий орган стандартизации. Начиная с 1985 г. все мощностью характеристики по стандарту JIS и стандарту SAE совпадают, т.к. условия испытаний, регламентируемые стандартами JIS, были приведены в соответствие со стандартами SAE. Чтобы перевести полезную (нетто) мощность по стандарту JIS, действовавшему до 1985 г., в полезную мощность по стандарту SAE, необходимо умножить ее на 0,984. Иными словами, начиная с 1 апреля 1985 г., 1 л.с. (нетто, JIS) = 1 л.с. (нетто, SAE), а до этой даты 1 л.с. (нетто, JIS) х 0,984 = 1 л.с. (нетто, SAE).

Простой и быстрый способ оценки КПД двигателя

Хороший, эффективный двигатель способен развивать более высокую мощность при меньшем рабочем объеме. Общее эмпирическое правило таково — если двигатель развивает одну лошадиную силу в расчете на один кубический дюйм рабочего объема, то это хороший двигатель.

Многие из современных двигателей способны на это, например:

  • Двигатель Ford 4.6L V-8 (281 куб. дюйм) развивает 305 л.с.
  • Двигатель Chevrolet 3.4L V-6 (207 куб. дюймов) — 210 л.с.
  • Двигатель Chrysler 3.5L V-6 (214 куб. дюймов) — 214 л.с.
  • Двигатель Acura 3.2LV-6 (197 куб. дюймов) — 210 л.с.

Если двигатель развивает 100 л.с. в расчете на один литр рабочего объема, то он обладает очень высокой удельной мощностью. Такого показателя добиться сложней.

Серийные двигатели, обладающие такой высокой удельной мощностью, это обычно двигатели с компрессорным наддувом или турбонаддувом. Например:

  • Четырехцилиндровый двигатель Toyota 2.0L (с турбонаддувом) развивает 200 л.с.
  • Четырехцилиндровый двигатель Honda S2000 2.0L — 240 л.с. (на скорости 8300 оборотов в минуту!).

Соотношение между мощностью по стандарту DIN и мощностью по стандарту SAE

Германские стандарты DIN (Deutsche Industrie Norm) практически аналогичны стандартам SAE. Между стандартом DIN и стандартом SAE есть небольшие различия по условиям измерения мощности нетто. Стандарт DIN регламентирует только полезную (нетто) мощность. Чтобы перевести мощность, выраженную в лошадиных силах по стандарту DIN, в мощность нетто по стандарту SAE, ее нужно умножить на коэффициент 0,963, учитывающий различия в условиях испытаний. Например:

  • 150 л.c.(DIN) х 0,963 — 144,45 л.с. (нетто, SAE)

Соотношение между метрической и эффективной мощностью

Мощность двигателя обычно выражается в ваттах или киловаттах (1 киловатт равен 1000 ватт). Мощность в метрическая лошадиных силах несколько отличается от эффективной мощности в британских лошадиных силах. Незначительная разница связана с различием в определении единицы измерения (метрическая лошадиная сила равняется 736 Вт, в то время как бртанская лошадиная сила составляет 745,7 Вт) и в методиках измерений. Различие незначительно, — измерения совпадают на 99%.

Если мощность двигателя указана в метрических лошадиных силах, то может стоять маркировка PS (pferdestarke (нем.) — лошадиная сила) или CV (cheval vapeur (франц.) — лошадиная сила).

Чтобы перевести мощность, выраженную в метрических лошадиных силах, в эффективную мощность, выраженную в британских лошадиных силах, ее нужно умножить на коэффициент 0,986. Например:

  • 150 метрических л.с. х 0,986 = 147,9 л.с. (брит.)

Чтобы перевести мощность, выраженную в киловаттах, в мощность нетто по стандарту SAE, ее нужно умножить на коэффициент 1,341. Например:

  • 150 кВт х 1,341 = 201,15 л.с. (нетто, SAE)

Налоговая мощность двигателя

Этот показатель был разработан для расчета налогообложения автомобилей по рабочему объему двигателя и количеству цилиндров.

Налоговая мощность = (внутренний диаметр цилиндра)^2 * количество цилиндров * 0,4.

Например, для шестицилиндрового двигателя с внутренним диаметром цилиндра 4 дюйма:

Налоговая мощность = (4)^2 * 6 * 0,4 = 38,4

Обратите внимание на то, что такой показатель как ход поршня, в расчете не используется. Когда вводилась налоговая мощность, ценовой диапазон, или класс автомобиля определялся, как правило, внутренним диаметром цилиндра и числом цилиндров.

Такой показатель как налоговая мощность продолжает использоваться в ряде штатов и административных районов при расчете налогообложения и выдаче водительских прав. В справочниках, выпускаемых Национальной ассоциацией автомобильных дилеров (NADA — National Automotive Dealers Association), как и раньше, в спецификациях характеристик автомобилей указывается налоговая мощность.

В стандартах Американского общества автомобильных инженеров (SAE) регламентированы условия измерения как номинальной мощности брутто, так и номинальной мощности нетто. По определению SAE, мощность брутто — мощность, развиваемая двигателем при отключении ряда вспомогательных устройств. Мощность нетто — мощность, развиваемая двигателем, стоящим в автомобиле. Ниже в таблице приведена сводка различий между этими показателями.

Мощность брутто (SAE):

  • Вез системы очистки воздуха или воздушного фильтра
  • Без вентилятора охлаждения
  • Без электрогенератора
  • Без глушителей
  • Без системы снижения токсичности выхлопных газов

Мощность нетто (SAE):

  • При работающей системе очистки воздуха или воздушном фильтре
  • При работающем вентиляторе охлаждения
  • При работающем электрогенераторе
  • При работающей системе выпуска отработавших газов
  • При полностью работающей системе шумопонижения и снижения токсичности выхлопных газов

Номинальная мощность нетто по стандарту SAE оказывается примерно на 20% ниже мощности брутто. До 1971 г. большинство производителей автомобилей указывали номинальную мощность брутто (более высокую) в целях рекламы. Начиная с 1972 г. производители, рекламируя автомобили, указываю только номинальную мощность нетто, измеренную по стандарту SAE.

Ватт и лошадиная сила

James WattДжеймс Уатт ( James Watt, 1736-1819) впервые определил мощность, развиваемую лошадью, путем измерения веса угля, поднятого из шахты. На протяжении вот уже двухсот лет мощность, развиваемая лошадью, считается равной 33 000 футо фунтов в минуту.

В Европе используется обычно другая единица измерения мощности — ватт (Вт). Одна лошадиная сила равняется 746 ваттам. Один киловатт (1 000 ватт) равен одной лошадиной силе, умноженной на 1,341.

На что тратится энергия двигателя?

В бензиновом двигателе с искровым зажиганием только 25% энергии, выделяемой при сгорании топлива, превращается в полезную работу, создавая мощность на валу двигателя. В дизельном двигателе этот показатель может доходить до 35%. Остальная масть энергии топлива рассеивается в виде тепла. Примерно половина рассеиваемого тепла уходит с выхлопными газами. Оставшаяся половина отводится из двигателя через систему охлаждения. Таким же путем из двигателя отводится фрикционное тепло (образующееся из-за трения движущихся деталей двигателя).

К сожалению, далеко не вся мощность на валу двигателя, называемая мощностью брутто, поступает на привод автомобиля. На двигателе установлено множество вспомогательных устройств, потребляющих энергию. Это — водяной насос, вентилятор охлаждения, система электропитания и подзарядки аккумулятора,топливный насос, воздушный компрессор, компрессор кондиционера, усилитель рулевого управления, система очистки воздуха. Энергия расходуется также на всасывание топливной смеси в камеру сгорания и выброс выхлопных газов через каталитический дожигатель и глушитель. Когда все устройства-потребители энергии работают на полную мощность, они забирают примерно 25% мощности на валу двигателя. Оставшиеся 75% мощности — это полезная мощность, называемая мощностью нетто, которая расходуется на привод в движение автомобиля. Часть ее теряется в карданной передаче автомобиля.

Рабочий объем и мощность двигателя

Чем больше рабочий объем двигателя, тем более высокую мощность он способен развить. Рабочий объем двигателя ничем не заменишь — это общеизвестная истина.

Хотя большой рабочий объем означает, как правило, большее потребление топлива, но увеличение рабочего объема — это зачастую самый простой способ повышения мощности двигателя.

Одинаковый объем совсем не означает одинаковые двигатели

Мощность двигателей, в настоящее время характеризуется, как правило, их рабочим объемом, указываемым в литрах. Однако это не означает, что все двигатели объемом 3,8 литров одинаковы. Посмотрите, например, данные, приведенные в таблице.

Двигатель — Рабочий объем:

  • 3.8-L V-6 (шестицилиндровый V-образный двигатель объемом 3,8 литра) производства компании Шевроле (Chevrolet) — 229 куб. дюймов
  • 3.8-L V-6 (шестицилиндровый V-образный двигатель объемом 3,8 литра, также называемый двигателем 3800 сс) производства компании Бьюик (Buick) — 231 куб. дюйм
  • 3.8-L V-6 (шестицилиндровый V-образный двигатель объемом 3,8 литра) производства компании Форд (Ford) — 232 куб. дюйма

Если точно пересчитать 3,8 литра (или 3800 куб. см) в кубические дюймы, то этот объем составит 231,9 куб. дюймов. В процессе округления объема двигателя, рассчитанного в кубических дюймах, а затем его перевода, также с округлением, в кубические сантиметры и литры, для совершенно разных двигателей получается один и тот же результат и, в результате, согласно маркировке они имеют одинаковый объем.

Во избежание путаницы и ошибок при заказе запчастей, при техническом обслуживании необходимо руководствоваться только VIN-номером автомобиля. На всех автомобилях он должен быть виден через лобовое стекло. Начиная с 1980 г. идентификационный код двигателя (цифра или буква) указывается, как правило, в восьмой (если считать слева направо) позиции VIN-номера.

Двигатель 5.0-L V-8 (восьмицилиндровый V-образный двигатель объемом 5 литров) также вызывает путаницу у многих владельцев и автомехаников. Например, в некоторых моделях заднеприводных автомобилей компании General Motors может стоять двигатель 5.0-L V-8 (объемом 305 куб. дюймов) производства компании Шевроле. В тех же моделях может также стоять двигатель 5.0-L V-8 (объемом 307 куб. дюймов) производства компании Олдсмобил (Oldsmobile). Это разные двигатели и запчасти к ним не взаимозаменяемы! Компания Форд также поставляет двигатели 5.0-L V-8 (объемом 302 куб. дюйма). Эти двигатели, в зависимости от года выпуска, отличаются по таким главным характеристикам, как порядок работы цилиндров.

Маломощные, четырехцилиндровые двигатели также могут вызвать путаницу, поскольку многие производители автомобилей устанавливают двигатели, изготовленные как внутри страны, так и на зарубежных предприятиях. Чтобы безошибочно идентифицировать тип двигателя, всегда руководствуйтесь информацией, приведенной в сервисной документации.

Литровая мощность двигателя

Под литровой мощностью двигателя понимается отношение эффективной мощности к общему рабочему объему:

Р1 = Ре/Vн
где Vн = zVh

Литровая мощность является параметром, характеризующим нагрузку двигателя и его рабочий объем. Большая литровая мощность двигателя означает высокую нагрузку, но небольшой размер двигателя. Если необходимо, чтобы срок службы двигателя был дольше, двигатель должен иметь небольшую литровую мощность двигателя.

Экспериментальные данные

  • Низкооборотный большой дизельный двигатель (двухтактный, n = 100 мин^1) — от 1,5 до 3 кВт/л
  • Среднеоборотный дизельный двигатель (n = 500 мин^1) — от 4,5 до 7,5кВт/л
  • Высокооборотный дизельный двигатель (n = 1000 мин^1) — от 9,5 до 15 кВт/л
  • Дизельный двигатель грузового автомобиля — от 13 до 20 кВт/л
  • Дизельный двигатель грузового автомобиля с наддувом — от 15 до 25 кВт/л
  • Дизельный двигатель грузового автомобиля с наддувом и охлаждением наддувочного воздуха — от 25 до 40 кВт/л
  • Дизельный двигатель легкового автомобиля — от 20 до 35 кВт/л
  • Дизельный двигатель легкового автомобиля с наддувом — от 40 до 80кВт/л
  • Бензиновый двигатель легкового автомобиля — от 35 до 65 кВт/л
  • Двигатель гоночного автомобиля без наддува — около 120 кВт/л
  • Двигатель гоночного автомобиля с наддувом — около 450 кВт/л
  • Двигатель мотоцикла (двух- и четырехтактный) — от 50 до 80 кВт/л

Индикаторная мощность двигателя

Внутренняя мощность двигателя Pi также называется индикаторной мощностью, так как она определяется на основании индикаторной диаграммы. Фактически это мощность, с которой расширяющиеся газы воздействуют на поршень. С помощью среднего давления на поршень можно рассчитать индикаторную мощность двигателя:

Pi = pi*Vh*£*n*i

£ — количество цилиндров;
n — частота вращения коленчатого вала;
i — коэффициент:
для двухтактного двигателя i = 2;
для четырехтактного двигателя i = 0,5.

Данная формула выводится из аксиомы, что мощность является работой за единицу времени.

Чип-тюнинг

Чип-тюнинг (В оригинале Hot Chipping — дословно «горячее чипование») — этим собирательным термином обычно называют замену компонентов ECU (программ, процессоров) с целью улучшить работу двигателя транспортного средства повысить его экономичность, уменьшить выбросы и продлить срок службы. Прежде всего, в автомобиль устанавливается мощный процессор, то есть программируемый компьютер, специально разработанный для высокоэффективных двигателей. Карта дозировании топлива, карта выбора момента зажигания двигателя, расчет топлива при ускорении и все параметры для управления топливом программируется с помощью IBM-совместимого PC или ноутбука. Отметим, что в большинстве случаев необходим новый ECU, он позволяет усовершенствовать и другие характеристики автомобиля.

Программное обеспечение позволяет вносить изменения в работу двигателя даже во время движения. Эта система подходит практически для любого двигателя с впрыском топлива. Базовая калибровка нужна только для запуска двигателя и начального этапа роботы. Затем пользователь выполняет точную настройку.
Чип-тюнинг
Системы способны работать с закрытым или открытым контуром управления. Некоторые системы даже позволяют управлять впрыском закиси азота с автоматической оптимизацией основанной на положении заслонки дроссельного клапана и скорости вращения двигателя. Выбор момента зажигания автоматически устанавливается в соответствии с заранее заданными параметрами.

Программное обеспечение CalMap — достаточно серьезная система для калибровки двигателей высокого класса. Это программное обеспечение позволяет проводить «сетевые» и «автономные» регулировки применительно к «Цифровым процессорам впрыска топлива ACCEL. В комплект входит кабель интерфейса, руководство пользователя и дискета с программным обеспечением. Программное обеспечение разработано как дружественное пользователю и, пожалуй, его можно рекомендовать для работы всех современных автомагазинов, в которых производится наладка автомобилей. Установка и наладка формы искры для распределителя возможны непосредственно во время движения с помощью ноутбука. Используя данное программное обеспечение, можно делать запись параметров двигателя. Например, можно сделать запись набора скорости, а затем просмотреть характеристики двигателя в этом режиме.

Настройка двигателя с впрыском топлива требует опыта, времени и терпения. Одна ошибка на клавиатуре портативного компьютера — и ваш двигатель может быть легко превращен взрывом в груду металлолома!

При определении разрешения (точности) по частоте вращения дискретность ячеек основной топливной карты должна быть как можно меньше. Это дает наиболее точный набор установок в диапазоне функционирования двигателя. Если карта сформирована до 5000 об/мин, любое значение выше этой цифры будет потеряно, но карта все равно дает возможность улучшить разрешение в том диапазоне, в котором двигатель работает большую часть времени, то есть ниже 5000 об/мин.

Если топливная карта калибруется до 5000 об/мин и калиброванная ширина пульса на этой скорости — 12 мс, то ECU будет продолжать выдавать пульс 12 мс на любой скорости выше этой величины. Выгодно использовать столько точек выбора из 256 (таблица поиска 16×16, или 2^2 по 8 битов), сколько возможно в течение настройки. Это определяется шагом установки скоростей вращения двигателя между выбранными ячейками. Наибольшие значения топливных установок должны быть при максимальном крутящем моменте (обычно он достигается при 3000-4000 об/мин). При дальнейшем увеличении оборотов двигателя ширина импульса уменьшается. Большинство сигналов входов и выходов ECU будет видно на экране как бы в виде последовательности данных, вырабатываемых блоком управления ECU.

Большинство систем использует «интерполирующее» программное обеспечение. Это означает, что ячейки, окружающие фактическую выбранную ячейку в топливной карте, будут влиять на ширину импульса. В результате «топливных» вычислений можно подучить значение, очень близкое к стехиометрическому соотношению, особенно используя показания небольшого точного датчика кислорода (если он имеется). Этот подход используют изготовители оригинального оборудования. Отметим, что работая по основной топливной карте, при ширине импульса инжектора менее 2 мс двигатель попадает в неустойчивый диапазон. Работайте со всеми ячейками вокруг набранной ячейки холостого хода, потому что ближайшие значения ячеек используются для интерполирования. Большие изменения в матрице значений вокруг ячейки холостого хода могут привести к переливу топлива в цилиндры.

Разрешение карты зажигания опирается на таблицу дозирования топлива и масштабируется с коэффициентом 1,5. Тот же алгоритм применяется и к таблице искрообразования, команды имеют те же временные характеристики плюс учитывается разрешение по скорости вращения. Задержка, требуемая для остановки детонации. Как только она выявляется в камере сгорания, больше, чем задержка, не позволяющая произойти взрыву. Для получения лучших результатов требуется применение метода проб и ошибок. Степень опережения искры определяется многими характеристиками двигателя, как-то:

  • конструкция камеры сгорания и головки цилиндра
  • движение смеси;
  • конструкция поршня;
  • длина и материал впускного коллектора;
  • степень сжатия;
  • используемое топливо;
  • передача тепла от головки цилиндра к системе охлаждения.

Коробки отбора мощности

Коробка отбора мощности (КОМ) предназначена для привода всевозможных рабочих органов оборудования, установленного на автомобильном шасси, посредством карданного вала или гидравлического насоса.

Коробка отбора мощности представляет собой механическую коробку передач, тип и характеристика которой зависят от назначения того оборудования, которое она приводит в действие. В соответствии с количеством дополнительного оборудования на одном ТС может быть установлено от одной до трех коробок отбора мощности.

Коробки отбора мощности различаются по:

  • числу ступеней и значению передаточных чисел;
  • числу и взаимному расположению валов;
  • наличию или отсутствию реверса;
  • типу привода управления.

В зависимости от нагрузки на дополнительное оборудование коробки отбора мощности передают до 40 % максимальной мощности силовой установки. Стандартами определены основные размеры мест крепления и модули зубчатых колес коробок отбора мощности.

Реверсивная коробка отбора мощности с редуктором

Рис. Схема реверсивной коробки отбора мощности с редуктором:
1 — рычаг включения коробки отбора мощности; 2 — шток вилки переключения; 3 — вилка переключения; 4 — шариковый фиксатор; 5 — каретка с зубчатым колесом; 6 — шарикоподшипник; 7 — ведомый вал; 8 — ось промежуточной шестерни; 9 — промежуточная шестерня; 10 — ось блока шестерен; 11 — блок шестерен; 12 — фланец ведомого вала

Коробки отбора мощности, как правило, монтируют сбоку или с торца на картерах КП или раздаточных коробок в верхней или нижней их частях. Ведущие звенья коробки отбора мощности через люки агрегатов трансмиссии соединяются с деталями этих агрегатов, от которых и происходит отбор мощности.

Передача мощности может осуществляться от шестерни агрегата трансмиссии на ведущую шестерню коробки отбора мощности. Обе шестерни находятся в постоянном зацеплении друг с другом, и включение отбора мощности производится подвижной кареткой, которая вводит в зацепление зубья шестерен в коробке отбора мощности. Мощность может отбираться и от вала агрегата трансмиссии. В этом случае коробка отбора мощности крепится на торце картера агрегата трансмиссии, а ее ведущий вал располагается соосно с валом, от которого отбирается мощность.

Включение коробки отбора мощности осуществляется зубчатой муфтой, соединяющей оба вала, при отсутствии нагрузки на коробке. Коробкой отбора мощности управляют из кабины ТС. Привод управления может быть механическим, пневматическим, электропневматическим и т.д.

Способ смазывания деталей коробки отбора мощности определяется местом ее крепления к агрегату трансмиссии. При боковом креплении смазка разбрызгивается на детали коробки из картера основного агрегата или собственного картера. При верхнем креплении в конструкции коробки отбора мощности предусмотрен насос, который забирает смазку из картера агрегата трансмиссии и подает ее к деталям коробки.

Реверсивная коробка отбора мощности с редуктором и продольным расположением валов

Реверсивная коробка отбора мощности с редуктором и продольным расположением валов устанавливается на нижней боковой части картера КП. Отбор мощности осуществляется от шестерни промежуточного вала КП, с которой постоянно сцеплена одна из шестерен блока 11. Другая шестерня этого блока находится в зацеплении с промежуточной шестерней. Блок шестерен и промежуточная шестерня 9 установлены на осях, закрепленных на картере.

Ведомый вал 7 коробки отбора мощности вращается на двух шарикоподшипниках 6. По шлицам этого вала с помощью вилки переключения перемещается каретка 5 с зубчатым колесом. Вилка 3 переключения закреплена на подвижном штоке 2, связанном с рычагом 1 включения коробки отбора мощности, установленным в кабине ТС. Рычаг имеет три фиксированных положения. Фиксация штока осуществляется шариковым фиксатором 4 с пружиной. В правом положении штока каретка с зубчатым колесом находится в зацеплении с промежуточной шестерней, что обеспечивает передачу прямого хода. В левом положении штока зубчатое колесо сцеплено с большей шестерней блока 11, что обеспечивает передачу обратного хода. В среднем положении штока коробка отбора мощности выключена, и ведомый вал не вращается. На конце ведомого вала имеется фланец 12 для крепления вала привода дополнительного оборудования.

Коробка отбора мощности без редуктора

Рис. Коробка отбора мощности без редуктора:
1 — первичный вал раздаточной коробки; 2 — вал коробки отбора мощности; 3 — каретка; 4 — вилка включения; 5 — фиксатор с пружиной; 6 — шток вилки включения; 7 — фланец; 8 — эксцентрик; 9 — плунжер; 10 — нагнетательный клапан; 11 — обратный клапан; 12 — всасывающий клапан; 13 — крышка коробки отбора мощности; 14 — магистраль подачи масла к насосу

Коробка отбора мощности без редуктора

Кроме рассмотренной коробки отбора мощности с редуктором применяются и более простые по конструкции коробки без редуктора, обеспечивающие одну ступень с передаточным числом 1,0. Отбор мощности осуществляется от первичного вала 7 раздаточной коробки, имеющего на конце шлицы. Коробка отбора мощности крепится к торцу картера раздаточной коробки в верхней ее части. Вал 2 коробки отбора мощности на одном конце имеет такие же шлицы, как и у вала 7, а на другой его конец устанавливается фланец 7 крепления вала привода дополнительного оборудования. Включение коробки отбора мощности осуществляется блокировкой валов 1 и 2 с помощью каретки 3, Каретка перемещается вилкой включения 4, закрепленной на штоке, имеющем два фиксированных положения: в левом положении штока коробка отбора мощности включена, а в правом выключена. Изменение направления вращения вала коробки отбора мощности осуществляется при включении передачи ЗХ в коробке передач.

Особенностью конструкции данной коробки отбора мощности является наличие плунжерного насоса, который служит для смазывания деталей коробки отбора мощности и раздаточной коробки неподвижного ТС при работающем дополнительном оборудовании. Насос расположен в корпусе, установленном в приливе крышки 13 коробки отбора мощности, и состоит из плунжера Я нагнетательного 10, всасывающего 12 и обратного 11 клапанов. Привод насоса осуществляется от эксцентрика расположенного на валу коробки отбора мощности. Масло поступает в насос по магистрали 14 из картера раздаточной коробки и под давлением подается к деталям коробки отбора мощности и первичного вала раздаточной коробки.

Управление данной коробкой осуществляется рычагом, связанным со штоком 6 и установленным в кабине ТС.

Схемы коробок отбора мощности различных автомобилей

Рис. Схема коробки отбора мощности МАЗ 5334 АЦ-8: 1 — резиновая диафрагма; 2 — пружина; 3 — шток; 4 — корпус; 5 — вилка переключения; 6 — манжета; 7 — шлицевой вал; 8 — фланец; 9 — штифт; 10 — шестерня; 11 — паразитная шестерня; 12 — первичный преобразователь тахометра; а — камера

Рис. Схема коробки отбора мощности КСМ-68Б: 1 — шток переключения передач; 2 — корпус; 3 — рычаг переключения передач; 4 — вилка включения КОМ; 5 — шестерня (Z = 17); 6, 7, 10, 20 — подшипник; 8 — муфта; 9 — вал вторичный; 11 — крышка; 12 — сальник; 13 — муфта фланца; 14 — рукоятка; 15 — вилка переключения передач; 16 — шестерня (Z = 41); 17 — роликоподшипник; 18 — стержень включения КОМ; 19 — ось шестерни; 21 — вал первичный; 22 — шестерня первичного вала коробки передач; I — боковой зазор в зацеплении

Рис. Коробка отбора мощности крана CMK-10 (a) и ее кинематическая схема (б): 1, 5 — фланцы, 2 — подшипник; 3, 4 — входной и выходной валы; 6 — корпус; 7 — венец; 8 — муфта переключения; 9 — зубчатый венец; 10 — ступица; 11 — шкив; 12 — пальцы

Рис. Коробка отбора мощности РК-5: 1 — блок шестерен PK-5-11A; 2 — ось РК—5-13; 3 — корпус коробки PK-5-01; 4 — насос НШ10; 5 — вал насоса РК-5-16Б; 6 — вилка РК-5-26А; 7 — валик переключении РК-5-21; 8 — валик переключения РК-5-26; 9 — вилка РК-5-27А; 10 — шестерня РК-5-14А; 11 — вал отбора РК-5-31А; 12 — шестерня РК-5-15А

 

Рис. Коробка отбора мощности ЗИЛ-131: 1 — шток вилки включения передач; 2 и 23 — манжеты: 3 — уплотнительное кольцо; 4 — вилка включения; 5 — шариковый фиксатор; 6 — заглушка штока; 7 — крышка заднего подшипника; 8 — шариковый подшипник; 9 — зубчатое колесо включения передач; 10 — главный вал; 11 — ось зубчатого колеса постоянного зацепления; 12 — опорная шайба; 13 — промежуточное зубчатое колесо постоянного зацепления; 14 — ось блока зубчатых колес; 15 — картер коробки передач; 16 — блок зубчатых колес; 17 — роликовый подшипник; 18 — опорная шайба; 19 — распорное кольцо; 20 — прокладка крышки подшипника; 21 — крышка переднего подшипника; 22 — фланец; 24 — опорная шайба фланца; 25 — заливная пробка; 26 — рычаг включения коробки отбора мощности; 27 — сливная пробка; 28 — гайка; 29 — контргайка; 30 — кронштейн рычага; 31 — прокладка

Рис. Коробка отбора мощности МАЗ: 1 — шестерня промежуточная; 2 — корпус; 3 — шестерня ведомая; 4 — вилка; 5 — болт стопорный; 6 — шайба замковая; 7 — ось; 8 — подшипник шариковый; 9 — подшипник роликовый; 10, 14 — крышки; 11 — стакан; 12 — пружина; 15 — гайка; 15 — пневмокамера; 16 — диафрагма; 17 — шайба; 18 — шайба упорная; 19, 23, 25 — прокладки; 20 — винт; 21 — кольцо уплотнительное; 22 — шток; 24 — вал

Рис. Коробка отбора мощности от раздаточной коробки (КОМ-1) (для спецтехники): 1 — картер; 2 — распорная втулка; 3 и 20 — гайки; 4 и 18 — крышки подшипника; 5 — вал; 6 и 23 — шариковые подшипники; 7 — каретка; 8 — заглушка; 9 — крышка люка; 10 — щиток; 11 — выключатель; 12 — камера включения; 13 — мембрана; 14 — пружина; 15 — шток; 16 — прокладка; 17 — регулировочная шайба; 19 — фланец; 21 — пружинная шайба; 22 и 28 — опорные шайбы; 24 — стопорное кольцо; 25 — зубчатое кольцо постоянного зацепления; 26 — пробка; 27 — ось; 29 — роликовый подшипник; 30 — распорное кольцо; 31 — вилки; 32 — предохраните клапан; 33 — стопорный болт; 34 — стопорная пластина

Рис. Схема электрооборудования коробки отбора мощности: 1 — выключатель контрольной лампы включения коробки отбора мощности; 2 — электромагнит воздушного клапана; 3 — трехклеммовая соединительная панель; 4 — реле включения коробки отбора мощности; 5 — реле включения переднего моста; 6 — двухгнездовой соединитель; 7 — выключатель; 8 — контрольная лампа включения коробки отбора мощности; 9 — предохранитель на 20 А

Литровая мощность и методы форсирования двигателей

Литровой мощностью называют номинальную эффективную мощность, снимаемую с единицы рабочего объема двигателя:

Nл = Ne/iVh = pen/(30t)

Чем выше литровая мощность, тем меньше рабочий объем и соответственно меньшие габариты и массу имеет двигатель при одинаковой номинальной мощности.

По литровой мощности оценивают степень форсированности. Двигатели, имеющие высокие значения Nл называют форсированными.

Форсирование двигателя — это комплекс технических мероприятий, способствующих повышению литровой мощности.

Возможные способы форсирования двигателей следуют из выражения; Nл увеличивается с увеличением номинальной частоты вращения n, среднего эффективного давления ре или при применении двухтактного рабочего процесса.

Увеличение литровой мощности посредством повышения n широко используется в карбюраторных двигателях, для с временных моделей которых n достигает 6500 мин-1 и выше.

Дизели грузовых автомобилей, как правило, имеют номинальную частоту вращения, не превышающую 2600 мин-1.

По этой причине литровая мощность дизелей без наддува находится в пределах от 12 до 15 кВт/л и существенно уступает аналогичному показателю карбюраторных двигателей, имеющих Nл = 20…50 кВт/л.

Однако в настоящее время в ряде конструкций дизелей легковых автомобилей трудности форсирования их по частоте вращения удается преодолеть. Появляется все большее количество дизелей с номинальной частотой вращения n = 4500…5500 мин-1 и литровой мощностью до 20 кВт/л.

Для дизелей форсирование по частоте вращения менее характерно, чем для двигателей карбюраторных, для которых этот способ повышения литровой мощности является одним из основных.

Как следует из анализа зависимости, при переходе с четырехтактного рабочего цикла на двухтактный литровая мощность должна увеличиваться в два раза.

В действительности же при этом Nл увеличивается всего лишь в 1,5… 1,7 раза вследствие использования лишь части рабочего объема на процессы газообмена и снижения качества очистки и наполнения цилиндров, а также в результате дополнительных затрат энергии на привод продувочного насоса.

Большая (на 50…70%) литровая мощность — существенное достоинство двухтактного двигателя. Однако недоиспользование части рабочего объема цилиндра для получения индикаторной работы приводит к тому, что они имеют заметно более низкие энергоэкономические показатели, чем аналогичные четырехтактные двигатели.

К недостаткам двухтактных ДВС следует отнести сравнительно большую тепловую напряженность элементов цилиндропоршневой группы из-за более кратковременного протекания процессов газообмена и, следовательно, меньшего теплоотвода от деталей, формирующих камеру сгорания, а также большего теплоподвода к ним в единицу времени, что объясняется вдвое более частым следованием процессов сгорания.

Большим недостатком двухтактных карбюраторных двигателей является потеря части горючей смеси в период продувки цилиндра, что значительно снижает их экономичность.

Особое место в ряду мероприятий, направленных на повышение литровой мощности, занимает форсирование двигателей по среднему эффективному давлению рс.

Однако существенного увеличения Nл путем повышения рс удается достигнуть лишь при увеличении тепловой нагруженности рабочего цикла из-за подвода к рабочему телу большего количества теплоты.

Необходимая для этого подача в цилиндр большего количества топлива (возрастание цикловой подачи qп) требует для его полного сжигания и большего количества окислителя. На практике это реализуется путем увеличения количества свежего заряда, нагнетаемого в цилиндр двигателя под давлением.

Этот способ носит название наддува двигателя. При этом ре возрастает практически пропорционально увеличению плотности свежего заряда.

На рисунке изображена схема двигателя с наддувом и механическим приводом компрессора от коленчатого вала.

Схема наддува двигателя с приводным компрессором

Рис. Схема наддува двигателя с приводным компрессором

Одним из недостатков такой системы наддува является существенное снижение экономичности двигателя, обусловленное необходимостью затрат энергии на привод компрессора.

Схема турбонаддува

Рис. Схема турбонаддува

Наибольшее распространение в практике современного двигателестроения получил газотурбинный наддув, схема которого приведена на рисунке выше.

Здесь для привода центробежного компрессора 1 используется энергия ОГ, срабатываемая в газовой турбине 2, конструктивно объединенной с компрессором в единый агрегат, который называют турбокомпрессором (ТК).

Поскольку при газотурбинном наддуве отсутствует механическая связь агрегата наддува с коленчатым валом двигателя, применение ТК заметно ухудшает тяговые характеристики и приемистость двигателя. Это связано с инерционностью системы роторов ТК, а также с уменьшением энергии отработавших газов при малых нагрузках, в связи с чем, особенно в начале разгона, не обеспечивается подача в цилиндр нужного количества свежего заряда. Для преодоления этих недостатков нередко возникает необходимость использования комбинированного наддува. Система комбинированного наддува выполняется в различных конструктивных вариантах и обычно представляет собой определенные комбинации наддува с приводным компрессором и газотурбинного наддува.

Для повышения плотности свежего заряда, подаваемого в цилиндры двигателя, в ряде случаев используются колебательные явления в системах газообмена (пульсации РТ в системе впуска и выпуска), являющиеся результатом цикличности следования процессов газообмена в цилиндре.

Если, например, задать впускному патрубку такие конструктивные параметры (в основном длину и площадь проходного сечения), чтобы перед закрытием впускного клапана около него была волна сжатия, то масса поступающего в цилиндр заряда увеличивается.

Аналогичный эффект можно получить, «настроив» выпускной трубопровод так, чтобы при открытом выпускном клапане вблизи него была волна разрежения. В результате этого улучшится очистка цилиндров и в него поступит большее количество свежего заряда.

При правильном выборе геометрических параметров систем газообмена в отдельных случаях с помощью динамического наддува становится возможным увеличить эффективную мощность двигателя на 15…25%.

При использовании наддува увеличивается механическая и тепловая напряженность элементов, формирующих камеру сгорания, что является одним из основных факторов, ограничивающих возможное увеличение плотности свежего заряда, поступающего в цилиндр. Поэтому при конструировании двигателей с наддувом и выборе величины давления на выходе из компрессора р’х необходимо учитывать возможные последствия роста механических и тепловых нагрузок на его элементы.

По величине создаваемого на входе в цилиндр дизеля давления рк (или степени повышения давления Пк=pк/p0) различают наддув низкий Пк < 1,5, средний Пк > 1,5…2,0 и высокий Пк > 2,0. При этом эффективная мощность двигателя увеличивается соответственно на 20…30, 40…50 и более 50%.

Применение наддува в двигателях с искровым зажиганием требует принятия специальных мер по предотвращению нарушения процесса сгорания, называемого детонацией. Это обстоятельство, а также более высокая тепловая напряженность лопаток турбины из-за большей температуры ОГ существенно усложняют практические возможности использования наддува в двигателях данного типа.

Способы повышения мощности двигателя

Чтобы увеличить среднее эффективное давление, необходимо в цилиндр за цикл подать большее количество топлива, а для полного его сгорания — большее количество воздуха. Это реализуется путем увеличения количества свежего заряда, нагнетаемого в цилиндр под давлением. Данный способ называется наддувом двигателя. При этом среднее эффективное давление увеличивается практически пропорционально увеличению плотности свежего заряда.

Наддув с механическим приводом

Рис. Наддув с механическим приводом

На первом рисунке показан наддув с механическим приводом от коленчатого вала, а на втором рисунке — турбонаддув, где для привода центробежного компрессора 1 используется энергия отработавших газов (ОГ), которая реализуется в турбине 2, конструктивно объединен ной с компрессором в единый агрегат, который называется турбокомпрессором.

По величине создаваемого давления на входе в цилиндр различают наддув низкий (до 0,15 МПа), средний (0,15—0,2 МПа) и высокий (более 0,2 МПа). При этом эффективная мощность двигателя увеличивается на 20—30, 40—50 и более 50 % соответственно.

Турбонаддув

Рис. Турбонаддув: 1 — компрессор; 2 — турбина

Применение наддува в двигателях с искровым зажиганием осложняется возникновением детонационного сгорания и более высокой тепловой напряженностью лопаток турбины.

Эффективную мощность двигателя записывают следующей формулой:

Ne = Ni — Nм

или

Ne = pe*Vh*ni/(30r)

Если формулу представить в развернутом виде, то получим:

Ne = k(Hм/аl0)Vh*p*nv*ni*nm(n/z)

где к= 1/10^6 * 60 — постоянная величина, учитывающая тепловой эквивалент работы и коэффициент перевода единиц измерения.

Анализируя данное уравнение, можно определить и другие способы увеличения мощности двигателя:

  • увеличение рабочего объема Vh двигателя является наиболее простым способом повышения мощности. При этом происходит практически пропорциональное изменение массы заряда поступающего в цилиндры, что соответственно влияет на увеличение эффективной мощности. Рабочий объем может быть увеличен как путем увеличения габаритных размеров цилиндров, так и повышением их числа. Несмотря на то, что увеличение габаритных размеров имеет свои преимущества, этот способ имеет такой существенный недостаток, как пропорциональный рост массы шатунно-поршневой группы, что увеличивает силы инерции деталей и снижает максимальную частоту вращения коленчатого вала;
  • увеличение плотности воздуха р можно получить с помощью наддува;
  • рост коэффициента наполнения nv. может быть обеспечен путем создания более совершенных конструкций впускных трубопроводов и увеличения числа впускных клапанов, а также переводом бензиновых двигателей с карбюраторной системы питания к системе впрыска;
  • конструктивное совершенствование двигателей для увеличения nм. Так, используя новые материалы, можно снизить механические потери на трение, а совершенствование газораспределительного и других механизмов обеспечивает снижение насосных потерь и потерь на привод вспомогательных узлов;
  • повышение индикаторного КПД ni, которое зависит от различных факторов;
  • согласно формуле увеличение частоты вращения коленчатого вала n должно привести к пропорциональному росту Ne. Однако увеличение быстроходности вызывает рост газодинамического сопротивления при впуске свежего заряда, в результате чего понижается коэффициент наполнения. Кроме этого возрастают механические потери, тепловая и механическая напряженность деталей. Поэтому повышение быстроходности двигателя должно сопровождаться соответствующими конструктивными решениями, снижающими отрицательные последствия увеличения значений n;
  • использование обедненных горючих смесей приводит к плохой их воспламеняемости от электрического разряда, а применение электрофакельного зажигания существенно усложняет конструкцию двигателя, в частности газораспределительного механизма.

Эффективным способом увеличения мощности двигателя является улучшение смесеобразования, особенно в дизелях. Перспективным в этом направлении остаются создание топливной аппаратуры, обеспечивающей высокое качество распыления, и интенсификация турбулизации заряда в цилиндрах двигателя и камере сгорания.

Определение мощности и топливной экономичности двигателя

Мощность и топливная экономичность являются основными показателями, характеризующими эксплуатационные качества двигателя. Поэтому необходим периодический контроль топливной экономичности дизеля в условиях его использования. Целесообразно при ТО-2 (через каждые 480-500 моточасов) оценить экспресс-методом топливную экономичность дизеля, измеряя расход топлива на холостом ходу. При ТО-3 (через 960-1000 моточасов) топливную экономичность измеряют более точно, одновременно измеряя расход топлива и мощность дизеля, что позволит установить удельный расход топлива.

Работоспособный двигатель на холостом ходу расходует топливо на преодоление внутренних механических сопротивлений. По расходу топлива на холостом ходу представляется возможным оценить топливную экономичность дизеля экспресс-методом с помощью топливомера КИ-8940. Для этого топливомер подключают к фильтру грубой очистки топлива. У тракторов К-701, К- 700 и Т-150К перекрывают перепускной топливопровод. Прогревают дизель до температуры охлаждающей жидкости 70-90°С, устанавливают максимальную частоту вращения коленчатого вала и измеряют мгновенный расход топлива. Сравнивают полученное значение с номинальным и допустимым значением расхода топлива на холостом ходу. Если фактический расход больше допустимого, то проверяют систему топливоподачи и устраняют неисправности.

Для контроля мощности и экономичности двигателя при ТО-3 могут применяться бестормозные, тормозные и порциальные способы. Тормозные способы испытания двигателей являются наиболее точными, менее трудоемкими, но для проведения испытаний требуются сложные нагрузочные устройства — тормозные установки, с помощью которых коленчатый вал нагружают необходимым моментом сопротивления.

Бестормозные способы основаны на использовании механических потерь в отключенных цилиндрах двигателя в качестве нагрузки работающих цилиндров, мощность которых определяют на режиме перегрузки по частоте вращения коленчатого вала.

Порциальный способ сочетает в себе бестормозной и тормозной способы испытания, что достигается выключением части цилиндров и догрузкой работающих цилиндров до режима, соответствующего максимальному расходу топлива. При этом способе можно использовать тормозные установки малой мощности для испытания двигателей.

Стационарный пост диагностирования колесных тракторов оборудуют специальным тормозным стендом КИ-8948.

В хозяйствах мощность дизеля целесообразно определять по ускорению коленчатого вала. Этот бестормозной способ основан на измерении углового ускорения коленчатого вала в режиме свободного разгона при резком повышении частоты вращения на холостом ходу с минимально устойчивой до максимальной. Чем больше мощность дизеля, тем больше ускорение коленчатого вала.

Ускорение измеряют электронным прибором ИМД-Ц (ИМД-ЦМ), индукционный датчик которого фиксирует прохождение зубьев венца маховика. Для установки датчика в картере маховика против зубчатого венца сверлят отверстие и нарезают резьбу М16х1,5. У дизелей СМД-60, СМД-62 и А-01М датчик закрепляют на технологической крышке, устанавливаемой вместо крышки люка картера маховика.

Технико-экономические показатели работы двигателей

Как известно, мощность — это работа, совершенная в единицу времени. Кроме эффективной мощности для оценки технико-экономической эффективности двигателей используют индикаторную мощность Ni.

Индикаторная мощность — это мощность, развиваемая газами в цилиндрах двигателя.

Эффективная мощность меньше индикаторной вследствие того, что часть последней затрачивается на преодоление механических потерь в двигателе:

Ne = Ni—Nm

Мощность механических потерь Nm учитывает затраты части индикаторной мощности на преодоление сопротивлений трения движущихся деталей и приведение в действие вспомогательных устройств двигателя — масляного и водяного насосов, вентилятора, генератора, топливного насоса и др.

Механический коэффициент полезного действия двигателя (КПД) — отношение эффективной мощности к индикаторной:

nm = Ne/Ni

При работе на номинальном режиме, т. е. при полном использовании мощности Ne, КПД автотракторных двигателей составляет 0,75…0,88. У дизелей КПД меньше, чем у карбюраторных двигателей, так как из-за более высокой степени сжатия выше затраты мощности на трение движущихся деталей.
Фотография двигателя
Массу топлива, расходуемую двигателем при определенной загрузке в течение 1 ч, называют часовым расходом топлива GT (кг/ч). Топливную экономичность различных двигателей оценивают по удельному расходу топлива ge (г/(кВт-ч)), под которым подразумевают массу топлива в граммах, расходуемую за 1 ч на создание единицы эффективной мощности:

ge = 1000GT / е

Номинальное значение ge современных автотракторных четырехтактных карбюраторных двигателей находится в пределах 280…300 г/(кВт-ч), а у дизелей — в пределах 220…260 г/(кВт-ч), т. е. дизели более экономичные, чем карбюраторные двигатели, за счет более высокой степени сжатия. Чем выше степень сжатия, тем экономичнее двигатель.

Применение на ряде современных бензиновых двигателей вместо карбюратора системы с впрыском топлива во всасывающий коллектор или непосредственно в цилиндр обеспечивает снижение ge по сравнению с карбюраторными двигателями. Наименее экономичными являются двухтактные двигатели, так как у них цилиндры продуваются горючей смесью, из-за чего часть ее уходит с отработавшими газами. Кроме того, их цилиндры хуже очищаются от продуктов сгорания.

Эффективность работы различных двигателей сравнивают не только по топливной экономичности, но и по литровой мощности и удельной массе.

Литровая мощность Nл — это отношение эффективной мощности Ne к рабочему объему двигателя, показывающее, насколько эффективно используется рабочий объем. Чем больше литровая мощность при других равных условиях, тем меньше габаритные размеры и масса двигателя. У тракторных дизелей Nл = 11…20 кВт/л.

Современная тенденция развития автотракторных двигателей характеризуется увеличением их полной эффективной и литровой мощностей, снижением удельного расхода топлива и масел, уменьшением металлоемкости и токсичности выбросов отработавших газов, повышением надежности и долговечности. Этим объясняется широкое применение дизелей с турбонаддувом, имеющим промежуточное охлаждение воздуха, поступающего в цилиндры, для повышения наполнения их воздухом. Многие зарубежные бензиновые двигатели вместо карбюраторов оснащают системой впрыска топлива, работающей в автоматическом режиме совместно с системой зажигания, что обеспечивает оптимальный режим работы обеих систем, повышение мощности и снижение расхода топлива, а также уменьшение токсичности выбросов отработавших газов. Такие «инжекторные» двигатели устанавливают и на некоторых отечественных легковых автомобилях.

Технико-экономические показатели двигателей определяют на специальных обкаточно-тормозных стендах, на которых замеряют загрузку двигателя и частоту вращения его коленчатого вала. По загрузке (показанию силоизмерительного механизма) определяют вращающий момент двигателя Мвр (Нм) как произведение силы на плечо ее приложения относительно оси вращения коленчатого вала. Частоту вращения этого вала n (мин-1) замеряют тахометром. Эффективную мощность двигателя рассчитывают по формуле:

N = Mвр*n / 9550

Технико-экономические показатели при различных режимах работы (частоте вращения и нагрузке) оценивают по характеристикам. Характеристики — это графические выражения зависимости одного или нескольких показателей работы двигателя от другого независимого показателя. Характеристики строят по результатам испытаний двигателя на тормозном стенде.

Наиболее эффективно двигатель работает на режиме максимальной мощности. Частоту вращения коленчатого вала и вращающий момент двигателя на этом режиме называют номинальными. Недогрузка двигателя существенно влияет на производительность и топливную экономичность тракторов и автомобилей. Так, удельный расход топлива интенсивно растет при уменьшении Ne от максимального значения до нуля.

Закись азота — легкий способ увеличения мощности. Плюсы и минусы

Закись азота впервые была применена на немецких истребителях мессершмидт во время второй мировой войны. Включение закиси давало 1000 сильному двигателю еще 250 сил.

Однако в военной авиации данная новинка не прижилась, 100 кг взрывоопасного горючего вещества было сильным балластом в условиях воздушного боя.

Из уроков химии вы можете вспомнить, что закись азота — N2О. В окружающей нас атмосфере кислорода содержится 11% в N2О – 33%, следовательно, если заставить двигатель работать на чистой закиси двигатель станет почти в 3 раза мощнее. Однако это не так. В системах устанавливаемый на автомобиль безопасной считается прибавка в 30% от существующей мощности двигателя.

Закись азота - N2О

N2О снискал любовь уличных гонщиков в 90-е годы из-за простоты установки и использования. Система подачи закиси бывает 2 видов:

  • К первой относят систему впрыска закиси во впускной коллектор автомобиля. Данный вариант не требовал серьезного вмешательства в автомобильный двигатель. Впрыскивающие форсунки устанавливались на впускной коллектор и затем вместе с бензином попадали в цилиндры двигателя.
  • Второй вариант более сложен и дорог, так впрыскивающая форсунка устанавливалась непосредственно в цилиндр автомобиля, что влекло за собой множество переделок. Второй вариант устанавливали в основном профессиональные гонщики ввиду большей отдачи системы.

Конечно, переделки этим не ограничивались необходимо было заменить программу управления двигателем, учитывающую подачу закиси. Проложить трубопроводы, установить баллон. Так как температура сгорания N2О больше чем топливовоздушной смеси, двигателю при установке системы подачи закиси азота требовалась замена свечей с более высоким калильным числом (в народе холодные), замены клапанов, поршневой группы (прогар), закись азота окрестили «убийцей моторов». Но даже эти работы не идут ни в какое сравнение с переделками двигателя при тюнинге, обеспечивающем сходную отдачу.

Основная проблема автолюбителей была в подаче закиси в большей концентрации, чем необходимо. В погоне за большей отдачей стритрейсеры доводили соотношение закись-воздух до 1:1, что неумолимо несло с собой перегрев двигателя.

Баллоны с N2О

Основную добавку N2О давало не мгновенной мощности двигателя, а крутящему моменту, при включении ощущался сильный толчок. В стремлении к раскрутке двигатель на закиси не знал границ, что ощутили на себе тюнеры, пользующиеся системой подачи N2О без нагрузки. Обрывало шатуны, рассыпались коленчатые валы. и.т.д.

Стандартного баллона с N2О хватала на 9-12 низких стартов. Одним из минусов являлось заметное снижение прибавки в мощности при снижении давления в баллоне. Баллон необходимо было периодически заправлять, и забывчивый гонщик мог оказаться без поддержки в нужный момент.

Система впрыска N2О является не только хорошим средством увеличения мощности (цена-качество), но и источником повышенной опасности (взрывоопасность).

В последнее время системы подачи закиси азота потеряла популярность, а, следовательно, минусов в использовании оказалось все же больше.

Видео: Как работает закись азота