Меню

Как определить литровую мощность двигателя



Как определить литровую мощность двигателя

1. Двигатель
Литровая мощность характеризует степень эффективности использование рабочего объема цилиндров; зависит от величины среднего эффективного давления p e , числа оборотов n коленчатого вала двигателя и тактности двигателя T и является показателем форсированности двигателя по p e и n
Литровая мощность подсчитана по формуле

N л = N e max / V h , л.с./л.,
где V h — рабочий объем цилиндров в л.

Удельная мощность характеризует тепловую и динамическую напряженность двигателя; зависит от величины среднего эффективного давления p e , средней скорости поршня ω ср , и коэффициента тактности τ.
Удельная мощность подсчитана по формуле

N у = N e max / ((i π D ц 2 )/4) , л.с./дм 2 .
Литровый вес является показателем совершенства конструкции двигателя, совершенства технологического процесса его изготовления и качества применяемых материалов.
Литровый вес подсчитан по формуле

G л = G д / V h , кг/л.,
где G д — вес двигателя, кг.

Удельный вес зависит от совершенства конструкции двигателя и от степени его форсирования по среднему эффективному давлению p e и числу оборотов n.
Удельный вес подсчитан по формуле

G у = G д / N e max , кг/л.с.
Коэффициент приспособляемости характеризует динамические качества двигателя, т.е. способность его преодолевать кратковременные перегрузки.
Коэффициент приспособляемости подсчитан по формуле

K = M max / M N ,
где M max — максимальный крутящий момент;
M N — значение крутящего момента при максимальной мощности.

Основные параметры двигателя приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1.

Тип двигателя четырехтактный
карбюраторный
Применяемое топливо Бензин А70
Число цилиндров 4
Диаметр цилиндров в мм, D ц 82
Ход поршня в мм, S 100
Рабочий объем в л, V h 2.12
Степень сжатия 6.2
Мощность Максимальная эффективная в л.с., N e max 50
Литровая в л.с./л., N л 23.6
Удельная в л.с./дм 2 , N у 23.6
Крутящий момент в кгм При максимальной мощности М N 10.0
Максимальный М max 12.5
Коэффициент приспособляемости 1.25
Число оборотов коленчатого
вала двигателя в минуту
При максимальной мощности n N 3600
При максимальном крутящем моменте n м 2000
Отношение n м / n N 0.555
Вес двигателя Сухой вес в кг Без коробки и сцепления G 195
С коробкой и сцеплением G к 250
Литровый вес в кг/л Без коробки и сцепления G л 92
С коробкой и сцеплением G лк 118
Удельный вес в кг/л.с. Без коробки и сцепления G у 3.9
С коробкой и сцеплением G ук 5.0
Порядок работы двигателя 1 — 2 — 4 — 3
Минимальный удельный расход топлива в г/л.с.ч, q e min 265

Основной характеристикой автомобильного двигателя, определяющей его экономику и динамику, является скоростная (внешняя) характеристика. Эта характеристика представляет собой зависимость эффективной мощности N e двигателя, часового G T и удельного g e расходов топлива от числа оборотов n. Для карбюраторных двигателей скоростная характеристика соответствует работе при полном открытии дроссельной заслонки при установленной эксплуатационной регулировке карбюратора и при наивыгоднейшем для данного режима работы опережении зажигания. На рисунке 1.1 показана скоростная характеристика испытанного двигателя М-20 первых выпусков (мощностью 50 л.с.), приведенная к нормальным условиям и соответствующая работе приработанного двигателя с полным комплектом оборудования (воздухоочиститель, водяной насос, генератор), но без глушителя и вентилятора.

Рис. 1.1. Скоростная характеристика двигателя М-20
Кроме кривой мощности N e , на характеристике приведена кривая крутящего момента, подсчитанная по формуле:
М кр = 716.2 N e / n , кгм.
На рисунке 1.2 приведена характеристика трения в двигателе, дающая зависимость мощности трения N тр и механического к.п.д. ν м двигателя в функции числа оборотов n.

Рис. 1.2. Характеристики трения в двигателе М-20
Мощность трения N тр является мощностью, которая необходима для прокручивания двигателя. Мощность трения затрачивается на преодоление трения в различных механизмах двигателя, на приведение в действие вспомогательных устройств (масляный и водяной насосы, генератор и т.д.), и на насосные потери — на впуск и выпуск. Давление трения p тр представляет собой часть среднего индикаторного давления двигателя, затрачиваемую на преодоление внутренних потерь.
Характеристика трения снята при полном открытии дроссельной заслонки; с двигателя, оборудованного воздухоочистителем, генератором, водяным и масляным насосами, но без вентилятора.
Основные параметры рабочего процесса двигателя приведены в таблице 1.2. Все цифровые данные в таблице 1.2 соответствуют режиму максимальной мощности двигателя.

Таблица 1.2.

Среднее индикаторное давление в кг/см 2 , p i 8.05
Давление трения в кг/см 2 , p тр 2.15
Среднее эффективное давление в кг/см 2 , p e 5.90
Мощность трения в л. с., N тр 18
Индикаторная мощность в л. с., N i 68
Эффективная мощность в л. с., N e max 50
Механический к.п.д. ν м 0.734
Индикаторный к.п.д. ν i 0.300
Эффективный к.п.д. ν e 0.220
Удельный расход топлива при максимальной мощности г/л.с.ч, g e 0.275
Читайте также:  Натяжной потолок лампа максимальная мощность какая светодиодной

Такие параметры, как среднее индикаторное и эффективное давления в p i и p e , давление трения p тр , мощности, к.п.д. двигателя и удельный расход топлива даны или подсчитаны по формулам:
Среднее эффективное давление p e = (450 T N e ) / (n V h ); кг/см 2
Где T — коэффициент тактности (для четырехтактного двигателя принят равным T = 2)
Давление трения p тр = 0.35+0.0005·n кг/см 2
Среднее индикаторное давление p i = p e + p тр кг/см 2
Индикаторная мощность двигателя N i = N e + N тр л.с.;
Механический к.п.д. двигателя ν м = N e / N i
Эффективный к.п.д. двигателя ν м = (632 1000) / (g e H u )
Где g e — удельный расход топлива в г/л.с.ч.
H u — рабочая теплотворность топлива в ккал/кг.

Кинематика кривошипно-шатунного механизма характеризуется величинами перемещений, скоростей и ускорений поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала.
Значения этих величин зависят от угловой скорости вращения коленчатого вала и от соотношения основных размеров кривошипно-шатунного механизма — радиуса кривошипа к длине шатуна.
Характер изменения основных кинематических параметров в функции угла поворота коленчатого вала двигателя М-20 показан на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Кинематические параметры двигателя М-20
Данные по кинематическим параметрам двигателя М-20 приведены в табл. 1.3. Подсчет величин кинематических параметров (без учета бокового смещения оси коленчатого вала) произведен по формулам:
Перемещение поршня:
x = r ( 1 + (λ/2) sin 2 α — cos α)
Скорости поршня:
Ω = ω r ( sin α + λ / 2 sin 2α)
Ускорения поршня:
j = ω 2 r ( cos α + λ cos 2α)
Средняя скорость поршня:
Ω ср = Sn / 30
где λ = l / r;
r
— радиус кривошипа;
l — длина шатуна;
ω — угловая скорость коленчатого вала;
S — ход поршня;
n — число оборотов коленчатого вала в минуту;
α — угол поворота кривошипа.
Кинематические параметры подсчитаны для угловой скорости w коленчатого вала, соответствующей числу оборотов вала при максимальной мощности двигателя.

Таблица 1.3.

Расчетное число оборотов в минуту, n 3600
Средняя угловая скорость коленчатого вала, 1/сек, ω 377
Соотношение механизма s / D 1.219
λ = r / l 0.247
Средняя скорость поршня в м/сек ω ср 12.0
Максимальная скорость ω max в м/сек 19.40
при угле поворота 77°20′

Таблица 1.4.

Угол поворота вала в град 20 40 60 80 90 100 120 140 160 180
Перемещения поршня X в мм 3.75 14.25 29.65 47.30 56.20 64.70 79.65 90.85 97.75 100
Скорость поршня ω в м/cек 7.95 14.42 18.34 19.36 18.85 17.78 14.31 9.82 4.94
Ускорение поршня j в м/сек 2 8861 8023 5749 2672 -412 -1755 -1755 -4434 -5138 -5337 -5351

Таблица 1.5

Вес деталей в г Поршень 450
Кольцо компрессионное 15
маслосъемное 18
Палец 110
Поршневой комплект G п 626
Шатунный комплект G ш 870
Весовые соотношения в г/см 2 G п / F п 11.8
G ш / F п 16.4
( G п + 1 /3 G ш ) / F п 17.2
2 /3 G ш / F п 10.9
Массы в кг сек 2 / м
Поршневого комплекта m п 0.0638
Шатунного комплекта m ш 0.0885
Поступательно движущихся частей m = m п + 1 /3 m ш 0.0932

В таблице 1.6 приведены величины суммарных сил инерции поступательно движущихся частей двигателя М-20. Подсчет величин сил инерции произведен по формуле

X = m j, где m — приведенная масса возвратно движущихся частей — принята равной массе поршневого комплекта + треть массы шатуна(из табл. 1.5.)
j — ускорения возвратно движущихся частей (из табл. 1.4)

Таблица 1.6.

углы поворота вала, в град 20 40 60 80 90 100 120 140 160 180
суммарные силы инерции X, в кг +826 +750 +535 +249 -38.4 -164 -268 -413 -479 -496 -500

При работе двигателя суммарная сила, приложенная к центру поршневого пальца, представляет собой алгебраическую сумму силы P давления газов и сил инерции X поступательно движущихся частей:

F = P ± X,
Сила, приложенная к поршневому пальцу при работе кривошипно-шатунного механизма, может быть разложена на силу, действующую вдоль шатуна Р ш , и силу, нормальную к оси цилиндра N. Сила Р ш , действующая по шатуну и перенесенная к центру кривошипа, может быть разложена на силу тангенциальную Т и радиальную Z. Тангенциальная сила Т, действуя на радиусе r кривошипа, обеспечивает вращение коленчатого вала двигателя и развитие на нем крутящего момента M кр . При вращении коленчатого вала от неуравновешенных вращающихся частей кривошипа возникает центробежная сила S, приложенная к центру шатунной шейки. Радиальная сила Z и центробежная сила S воспринимаются подшипниками коленчатого вала и создают соответствующую нагрузку на подшипники вала. Сила N, нормальная к стенке цилиндра, действуя на плече А от центра поршневого пальца до центра коленчатого вала, создает обратный крутящий момент М обр , численно равный крутящему моменту М кр двигателя. Обратный крутящий момент воспринимается от корпуса двигателя рамой автомобиля через детали подвески двигателя. Значения всех указанных сил периодически изменяются по своей величине и направлению за один полный оборот коленчатого вала. Нагрузка на подшипники определяется значениями максимальных и средних удельных давлений на шатунные и коренные шейки вала.

Читайте также:  Допустимая мощность облучения для человека

Рис. 1.4. Схема сил, действующих на кривошипно-шатунный механизм двигателя
Наличие противовесов на валу двигателей, уравновешивающих центробежные силы инерции вращающихся частей двигателя, значительно разгружает коренные подшипники, снижая давление на них. При работе двигателя возникающие силы инерции X 1 и Х 2 первого и второго порядка возвратно движущихся частей, силы инерции S неуравновешенных вращающихся масс и обратный крутящий момент М обр , воздействуя на детали и узлы двигателя и раму автомобиля, способствуют более быстрому расшатыванию сочленений и креплений и их разрушению.
Для устранения этих явлений используют способ уравновешивания свободных сил. В многоцилиндровых двигателях уравновешенность зависит от числа цилиндров, их расположения и от принятой формы расположения кривошипов вала. В двигателе М-20 силы инерции первого порядка и момент от этих сил полностью уравновешены. Силы инерции второго порядка неуравновешены и приводятся к равнодействующей

∑ Х 2 = 4mrω2λ cos 2α
Вследствие наличия противовесов центробежные силы S в каждом цилиндре уравновешены. Момент от этих сил отсутствует и подшипники полностью разгружены от его действия.

Источник

Литровая мощность и основные методы форсирования

Литровая мощность и основные методы форсирования

Литровая мощность представляет собой эффективную номинальную мощность, которая снимается с единицы общего рабочего объема двигателя. Формула для расчета: Nл = Ne/iVh = pen/(30t).

От литровой мощность будут зависеть следующие характеристики: рабочий объем, габариты и масса двигателя. То есть, чем больше будет литровая мощность, тем меньше будет рабочий объем, масса и габариты двигателя, при условии, что номинальная мощность будет одинаковой.

Благодаря литровой мощности можно оценить степень форсированности. Если двигатель имеет высокое значение Nл, то его можно назвать форсированным.

Повышение литровой мощности

Форсированием двигателя называют комплекс специальных технических мероприятий, которые способствуют повышению литровой мощности.

Существует несколько способов форсирования двигателей. Они следуют из следующего выражения: Nл будет увеличиваться вместе с увеличением номинальной величины частоты вращения, при использовании двухтактного рабочего процесса и при увеличении среднего эффективного давления.

Посредством увеличения номинальной величины частоты вращения увеличивается литровая мощность в карбюраторных двигателях. Для представителей современных моделей может использоваться количество оборотов до 6500 в минуту и выше.

У дизельных грузовых автомобилей номинальная частота вращения не превышает 2600 оборотов в минуту. Именно поэтому литровая мощность дизельных двигателей без наддува не превышает уровня от 12 до 15 кВт/л, что значительно ниже по сравнению с аналогичным показателем карбюраторного двигателя, мощность которого варьирует от 20 до 50 кВт/л.

В настоящее время удается преодолеть трудности при форсировании по частоте вращения во многих конструкциях легковых автомобилей. Сейчас все больше и больше двигателей дизелей появляется с показателем номинальной мощности от 4500 до 5500 оборотов в минуту, при литровой мощности до 20 кВт/л.

Форсирование по частоте вращения для дизелей значительно реже встречается, чем для карбюраторных двигателей. Для последних такой способ повышения показателя литровой мощности можно назвать одним из основных.

Если провести анализ зависимости, то видно, что при переходе от 4-тактного рабочего цикла к 2-тактному литровая мощность может увеличиться до двух раз.

На самом деле, этот показатель увеличивается в 1,5-1,7 раза из-за использования лишь небольшой части от всего рабочего объема на процессы снижения качества очистки, газообмена, а также на наполнение цилиндров. Еще одним фактором является дополнительная затрата энергии на осуществление привода продувочного насоса.

Читайте также:  Как посчитать мощность двигателя по воздуху

Достоинства двухтактного двигателя

Существенным достоинством двухтактного двигателя является большая литровая мощность – около 50-70%. Неиспользование части от всего рабочего объема с целью получения индикатной работы может привести к тому, что они обладают более низкими энергоэкономическими показателями, по сравнению с четырехтактными двигателями.

Недостатки двухтактных ДВС

К недостаткам двухтактных ДВС можно отнести:

  • большая тепловая напряженность в элементах цилиндропоршневой группы, связанная с кратковременным протеканием процессов газообмена
  • меньший теплоотвод от деталей, которые формируют камеру сгорания
  • больший теплоподвод к тким деталям за единицу времени (это объясняется более частым прохождением процессов сгорания).

Огромным недостатком двухтактного карбюраторного двигателя является потеря небольшой части горючей смеси за время продувки цилиндра. Это сильно снижает показатели экономичности.

Мероприятия по повышению литровой мощности

Особое место среди таких мероприятий можно отвести форсированию двигателей по показателю среднего эффективного давления рс.

Существенного увеличения Nл при помощи повышения рс можно достигнуть лишь в том случае, если существенно увеличивается тепловая нагруженность в рабочем цикле из-за подвода к рабочему телу очень большого количества теплоты.

При этом необходимая подача в цилиндр несколько большего количества топлива требует полного сжигания топлива, а также большого количества окислителя. При этом возрастает цикловая подача qп. На практике это можно реализовать только путем увеличения количества свежих зарядов, которые будут нагнетаться в цилиндр двигателя под высоким давлением.

Такой способ называется наддув двигателя. При этом ре будет возрастать почти пропорционально по отношению к увеличению плотности этих свежих зарядов.

Недостатки наддува двигателя (приводный компрессор)

Одним из существенных недостатков такой системы является снижение экономичности двигателя, которое обусловлено необходимостью затрат большей энергии на привод компрессора.

На практике среди современных двигателей наибольшее распространение получил такой тип наддува, как газотурбинный наддув.

В такой центробежном компрессоре будет использоваться энергия ОГ, которая срабатывает в газовой турбине, которая конструктивно объединена с компрессором в единый агрегат, называемый турбокомпрессором.

Между агрегатом наддува и коленчатым валом в двигателе при газотурбинном наддуве нет механической связи. Применение турбокомпрессора будет заметно ухудшать приемистость двигателя, а также тяговые характеристики. Это объясняется инерционностью системы роторов турбокомпрессора, уменьшением количества энергии отработавших газов во время малых нагрузок, из-за чего в начале разгона не будет обеспечиваться подача в цилиндр необходимого количества свежего заряда. Чтобы преодолеть эти недостатки, очень часто возникает необходимость использовать комбинированный наддув.

Система комбинированного наддува

Такая система может использоваться в различных конструктивных вариантах. Она чаще всего представляет собой некоторые комбинации наддува с использованием приводного компрессора и газотурбинным наддувом. Чтобы повысить плотность свежего заряда, который будет подаваться в цилиндр двигателя, во многих случаях используют колебательные явления в системе газообмена, то есть пульсации РТ, происходящие в системе выпуска и впуска. Они являются результатом прохождения циклов следования процессов газообмена в цилиндрах. Рассмотрим на примере. Впускному парубку нужно задать такие конструктивные параметры (площадь и длину проходимого сечения), которые перед закрытием клапана около него смогут создать волну сжатия, чтобы масса заряда, поступающего в цилиндр, значительно увеличилась.

Аналогичного эффекта можно получить в результате настройки выпускного трубопровода, чтобы создать вблизи него волну разрежения при открытом выпускном клапане. Благодаря таким действиям будет улучшена очистка цилиндров, так как будет поступать большее количество свежих зарядов.

Если будет сделан правильный выбор геометрических параметров, системы газообмена в разных случаях при помощи динамического наддува можно увеличить мощность двигателя автомобиля от 15 до 25%. Во время использования наддува увеличивается тепловая и механическая напряженность элементов, которые формируют камеру сгорания, а это один из основных факторов, которые ограничивают возможное увеличение плотности в свежем заряде, который поступает в цилиндр. Именно поэтому следует заранее учитывать все возможные последствия, которые могут произойти из-за роста механических или тепловых нагрузок на элементы двигателя.

Источник

Как определить литровую мощность двигателя



Литровая мощность и методы форсирования двигателей

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

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.

Читайте также:  Допустимая мощность облучения для человека

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…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.

Источник

Калькулятор расчета мощности двигателя автомобиля

Рассмотрим 5 популярных способа как вычислить мощность двигателя автомобиля используя такие данные как:

  • обороты двигателя,
  • объем мотора,
  • крутящий момент,
  • эффективное давление в камере сгорания,
  • расход топлива,
  • производительность форсунок,
  • вес машины
  • время разгона до 100 км.

Каждая из формул, по которой будет производиться расчет мощности двигателя автомобиля довольно относительная и не может со 100% точностью определить реальную лошадиную силу движущую машину. Но произведя подсчеты каждым из приведенных гаражных вариантов, опираясь на те или иные показатели, можно рассчитать, по крайней мене, среднее значение будь-то стоковый или тюнингованный движок, буквально с 10-ти процентной погрешностью.

Читайте также:  Как посчитать мощность двигателя по воздуху

Мощность — энергия, вырабатываемая двигателем, она преобразуется в крутящий момент на выходном валу ДВС. Это не постоянная величина. Рядом со значениями максимальной мощности всегда указываются обороты, при которых можно её достигнуть. Точкой максимума достигается при наибольшем среднее эффективном давлении в цилиндре (зависит от качества наполнения свежей топливной смесью, полноты сгорания и тепловых потерь). Наибольшую мощность современные моторы выдают в среднем при 5500–6500 об/мин. В автомобильной сфере измерять мощность двигателя принято в лошадиных силах. Поэтому поскольку большинство результатов выводятся в киловаттах вам понадобится калькулятор перевода кВт в л.с.

Как рассчитать мощность через крутящий момент

Самый простой расчет мощности двигателя авто можно определить по зависимости крутящего момента и оборотов.

Крутящий момент

Сила, умноженная на плечо ее приложения, которую может выдать двигатель для преодоления тех или иных сопротивлений движению. Определяет быстроту достижения мотором максимальной мощности. Расчетная формула крутящего момента от объема двигателя:

Мкр = VHхPE/0,12566, где

  • VH – рабочий объем двигателя (л),
  • PE – среднее эффективное давление в камере сгорания (бар).

График зависимости мощности от крутящего момента

Обороты двигателя

Скорость вращения коленчатого вала.

Формула для расчета мощности двигателя внутреннего сгорания автомобиля имеет следующий вид:

P = Mкр * n/9549 [кВт], где:

  • Mкр – крутящий момент двигателя (Нм),
  • n – обороты коленчатого вала (об./мин.),
  • 9549 – коэффициент, дабы обороты подставлять именно в об/мин, а не косинусами альфа.

Поскольку по формуле, результат получим у кВт, то при надобности также можно конвертировать в лошадиные силы или попросту умножать на коэффициент 1,36.

Использование данных формул — это самый простой способ перевести крутящий момент в мощность.

А дабы не вдаваться во все эти подробности быстрый расчет мощности ДВС онлайн, можно произвести, используя наш калькулятор.

Но, к сожалению, данная формула отражает лишь эффективную мощность мотора которая не вся доходит именно до колес автомобиля. Ведь идут потери в трансмиссии, раздаточной коробке, на паразитные потребители (кондиционер, генератор, ГУР и т.п.) и это без учета таких сил как сопротивление качению, сопротивление подъему, аэродинамическое сопротивление.

Как рассчитать мощность по объему двигателя

Если же вы не знаете крутящий момент двигателя своего автомобиля, то для определения его мощности в киловаттах также можно воспользоваться формулой такого вида:

Ne = Vh * pe * n/120 (кВт), где:

  • Vh — объём двигателя, см³
  • n — частота вращения, об/мин
  • pe — среднее эффективное давление, МПа (на обычных бензиновых моторах составляет порядка 0,82 — 0,85 МПа, форсированных — 0,9 МПа, а для дизеля от 0,9 и до 2,5 МПа соответственно).

Для получения мощности движка в «лошадках», а не киловаттах, результат следует разделить на 0,735.

Расчет мощности двигателя по расходу воздуха

Такой же приблизительный расчет мощности двигателя можно определять и по расходу воздуха. Функция такого расчета доступна тем, у кого установлен бортовой компьютер, поскольку нужно зафиксировать значение расхода, когда двигатель автомобиля, на третьей передаче, раскручен до 5,5 тыс. оборотов. Полученное значение с ДМРВ делим на 3 и получаем результат.

Формула как рассчитать мощность ДВС по расходу воздуха в итоге выглядит так:

Такой расчет, как и предыдущий, показывает мощность брутто (стендовое испытание двигателя без учета потерь), которая выше на 10—20% от фактической. А еще стоит учесть, что показания датчика ДМРВ сильно зависят от его загрязненности и калибровок.

Читайте также:  Рассчитать мощность усилителя по току

Расчет мощности по массе и времени разгона до сотни

Еще один интересный способ как рассчитать мощность двигателя на любом виде топлива, будь-то бензин, дизель или газ – по динамике разгона. Для этого используя вес автомобиля (включая пилота) и время разгона до 100 км. А чтобы Формула подсчета мощности была максимально приближена к истине нужно учесть также потери на пробуксовку в зависимости от типа привода и быстроту реакции разных коробок передач. Приблизительные потери при старте для переднеприводных составит 0,5 сек. и 0,3-0,4 у заднеприводных авто.

Используя этот калькулятор мощности ДВС, который поможет определить мощность двигателя исходя из динамики разгона и массы, вы сможете быстро и достаточно точно узнать мощь своего железного коня не вникая в технические характеристики.

Расчет мощности ДВС по производительности форсунок

Не менее эффективным показателем мощности автомобильного двигателя является производительность форсунок. Ранее мы рассматривали её расчет и взаимосвязь, поэтому, труда, высчитать количество лошадиных сил по формуле, не составит. Подсчет предполагаемой мощности происходит по такой схеме:

формула мощности двигателя используя производительность форсунок

Где, коэффициент загруженности не более 75-80% (0,75…0,8) состав смеси на максимальной производительности где-то 12,5 (обогащенная), а коэффициент BSFC будет зависеть от того какой это у вас двигатель, атмосферный или турбированный (атмо — 0.4-0.52, для турбо — 0.6-0.75).

Узнав все необходимые данные, вводите в соответствующие ячейки калькулятора показатели и по нажатию кнопки «Рассчитать» Вы сразу же получаете результат, который покажет реальную мощность двигателя вашего авто с незначительной погрешностью. Заметьте, что вам совсем не обязательно знать все представленные параметры, можно расчищать мощность ДВС отдельно взятым методом.

Ценность функционала данного калькулятора заключается не в расчете мощности стокового автомобиля, а если ваш автомобиль подвергся тюнингу и его масса и мощность притерпели некоторые изменения.

Часто задаваемые вопросы

Как рассчитать мощность двигателя внутреннего сгорания?

Мощность двигателя в кВт можно рассчитать по объему двигателя и оборотах коленвала. Формула расчета мощности двигателя имеет вид:
Ne = Vh * Pe * n / 120 (кВт), где:
Vh — объём двигателя, см³
n — количество оборотов коленчатого вала за минуту
Pe — среднее эффективное давление, Мпа

Какой коэффициент учитывать при расчете мощности двигателя?

Коэффициент мощности (cosϕ) для расчета мощности электродвигателя принимают равным 0,8 для маломощных двигателей (менее 5,5 кВт) или 0,9 для двигателей мощностью свыше 15 кВт.

Как рассчитать мощность двигателя по крутящему моменту?

Для определения мощности двигателя в киловаттах, когда известен крутящий момент, можно по формуле такого вида: P = Mкр * n/9549, где:
Mкр – крутящий момент (Нм),
n – обороты коленвала (об./мин.),
9549 – коэффициент для перевода оборотов в об/мин.

Как рассчитать мощность двигателя по расходу воздуха?

Рассчитать мощность двигателя в кВт зная его потребления воздуха (при наличии бортового компьютера) можно используя простую схему. Необходимо раскрутить двигатель на третьей передаче до 5500 об/мин (пик крутящего момента) и по показаниям, на тот момент, зафиксировать расход воздуха, а затем разделить то значение на три. В результате такого математического вычисления можно узнать приблизительную мощность двигателя с небольшой погрешностью.

Источник