Что называется рабочим циклом двигателя: Рабочий цикл двигателя

Содержание

Рабочий цикл двигателя: что это такое

Существует несколько различных типов двигателей, при этом на колесном, гусеничном, водном и даже иногда воздушном транспорте  (грузовые и легковые авто,  спецтехника, моторные  лодки, самолеты и т.п.), нередко можно встретить двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

Так или иначе, широкое распространение силовой агрегат данного типа получил благодаря своей автономности, универсальности, а также целому ряду других преимуществ. При этом агрегаты имеют много различных параметров и характеристик, среди которых стоит отдельно выделить рабочий цикл.  Далее мы поговорим о том,  что означает рабочий цикл автомобильного двигателя внутреннего сгорания.

Содержание статьи

Рабочий цикл ДВС: что нужно знать

Если рассматривать принцип работы двигателя внутреннего сгорания, топливо в таких агрегатах сгорает в закрытой камере (камера сгорания), куда подается готовая топливно-воздушная смесь или воздух и топливо по отдельности (дизельные агрегаты и моторы с прямым впрыском).

Работа такого мотора основана на том, что во время сгорания топлива происходит расширение газов.  Указанные газы становятся причиной роста давления в цилиндре, благодаря чему поршень получает «толчок». Затем энергия, переданная на поршень, преобразуется в механическую работу.  Давайте рассмотрим принцип работы двигателя, а также рабочие циклы более подробно.

Итак, рабочий  цикл двигателя – последовательно повторяющиеся процессы, которые протекают в цилиндрах в рамках трансформации тепловой энергии топлива в полезную механическую работу. Если  один рабочий цикл совершается за 2 хода поршня, когда коленчатый вал делает один оборот, такой двигатель является двухтактным.

Двигатели, которые устанавливаются на автомобили, обычно работают по четырехтактному циклу (четырехтактный двигатель). Это значит, рабочий цикл совершается за два оборота коленвала и четыре хода поршня. Работу такого ДВС можно разделить на такты: такт впуска, такт сжатия, такт рабочего хода, такт выпуска.

Как работает четырехтактный бензиновый двигатель

Чтобы было понятнее, начнем с того, что когда поршень в цилиндре во время работы  ДВС начинает занимать крайние положения (максимально приближен или удален по отношению к оси коленчатого вала), эти положения принято называть ВМТ и НМТ. ВМТ означает верхняя мертвая точка, тогда как НМТ значит нижняя мертвая точка.  Теперь вернемся к тактам.

  • На такте впуска коленчатый вал двигателя делает первую половину оборота, при этом поршень из ВМТ движется в НМТ. В этот момент  открыт впускной клапан, а выпускной клапан закрыт. При движении поршня вниз в цилиндре образуется разрежение, в результате чего  в цилиндр «засасывается» топливно-воздушная смесь через открытый впускной клапан. Рабочая смесь состоит из воздуха и распыленного топлива (в некоторых двигателях на такте впуска поступает только воздух).
  • Следующим тактом является сжатие. После того, как произойдет наполнение цилиндра топливно-воздушной смесью, коленвал начинает совершать вторую половину оборота.  В этот момент поршень начинает подниматься из НМТ в ВМТ. При этом впускной клапан уже закрыт. Далее поршень сжимает смесь в герметично закрытом цилиндре. Чем больше уменьшается объем цилиндра, тем сильнее сжимается смесь. Результатом такого сжатия является повышение температуры смеси.
  • К тому времени, когда поршень подойдет к концу такта сжатия (практически дойдет до ВМТ), смесь в бензиновых двигателях воспламеняется от внешнего источника (электрическая искра на свече зажигания). Затем топливный заряд сгорает, в результате в цилиндре резко повышается температура и давление. В этот момент  поршень уже перемещается обратно из ВМТ в нижнюю  мертвую точку, принимая на себя энергию расширяющихся газов.
Далее от поршня через шатун энергия передается на КШМ, позволяя вращать коленчатый вал двигателя. Коленвал в это время делает третий по счету полуоборот, а движение поршня из ВМТ в НМТ называется рабочим ходом поршня.
  • После того, как поршень почти дойдет до НМТ в конце рабочего хода, происходит  открытие выпускного клапана. После этого давление в цилиндре снижается,  несколько падает и температура. Затем начинается такт выпуска.  В это время коленчатый вал совершает последний полуоборот, при этом поршень снова поднимается из НМТ в ВМТ, буквально «выталкивая» отработавшие газы из цилиндра через открытый выпускной клапан в выпускной коллектор.

Работа четырехтактного дизельного ДВС

Хотя дизель конструктивно похож на бензиновый мотор, в дизельных двигателях изначально сжимается только воздух, после чего прямо в камеру сгорания впрыскивается дизтопливо. При этом  воспламенение такой смеси происходит самостоятельно (под большим давлением, а также в результате контакта с нагретым от сильного сжатия воздухом).

Простыми словами, воздух сначала сжимается и нагревается, в среднем,  до 650 градусов по Цельсию. В самом конце такта сжатия в камеру сгорания топливная форсунка впрыскивает солярку, затем смесь дизтоплива и воздуха самовоспламеняется.

С учетом данной особенности на такте впуска (поршень движется из ВМТ в НМТ), за счет разряжения в цилиндр подается воздух через  открытый впускной клапан. Давление и температура воздуха в этот момент имеют низкие показатели.

Затем начинается сжатие, поршень поднимается из НМТ в верхнюю мертвую точку. Как и в случае с бензиновым мотором, впускной и выпускной клапаны  полностью закрыты, что позволяет поршню  сильно сжать воздух.

Обратите внимание, для дизельного двигателя очень важно, чтобы температура сжатого воздуха была достаточной для воспламенения топлива. По этой причине степень сжатия в дизельных ДВС намного выше, чем в бензиновых.  Далее, когда поршень практически доходит до ВМТ, происходит топливный впрыск (момент впрыска дизельного двигателя).

Если учесть, что давление воздуха в цилиндре высокое (необходимо для его нагрева), дизельное топливо в момент впрыска должно также подаваться под  очень высоким давлением. Фактически, форсунке нужно «продавить» солярку в камеру сгорания, в которой уже находится сильно сжатый поршнем и горячий воздух.

Для решения этой задачи многие системы питания дизельного двигателя имеют ТНВД (топливный насос высокого давления). Также в схеме могут быть использованы насос-форсунки (форсунка и насос объединены в одно устройство). Еще существуют варианты, когда питание  двигателя реализовано при помощи так называемого «аккумулятора» высокого давления. Речь идет о системах Common Rail.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое крутящий момент и мощность двигателя. Из этой статьи вы подробно узнаете о данных характеристиках, в чем измеряется мощность и момент двигателя, как эти показатели зависят друг от друга и т.д.

После воспламенения заряда происходит расширение газов и начинается рабочий ход поршня. Температура в  результате горения смеси  повышается, происходит увеличение давления. Указанное давление газов  «толкает» поршень, происходит рабочий ход. Завершающим этапом становится выпуск, когда поршень после совершения рабочего хода снова поднимается из НМТ в ВМТ.  Затем весь описанный выше процесс (рабочий цикл двигателя) повторяется.

Синхронная работа нескольких цилиндров

Выше были описан принцип работы ДВС, при этом рассматривались процессы в одном цилиндре. Однако, как известно, большинство двигателей являются многоцилиндровыми. Для того чтобы добиться ровной и синхронной работы всех цилиндров,  рабочий ход поршня в каждом отдельном цилиндре должен происходить через  равный промежуток времени (одинаковые углы поворота коленвала).

При  этом последовательность, с которой чередуются  одинаковые такты в разных цилиндрах, принято называть  порядком работы ДВС (например, 1-2-4-3). На практике это выглядит таким образом, что после рабочего хода в цилиндре 1, далее рабочий ход происходит во втором, четвертом, а уже затем в третьем цилиндре.

В зависимости от компоновки двигателя и его конструктивных особенностей последовательность (порядок работы) может быть разной. Дело в том, что двигатели бывают не только рядными, но и V-образными.

Рекомендуем также прочитать статью о КПД дизельного двигателя. Из этой статьи вы узнаете о данном параметре и от чего зависит КПД, а также почему дизельные моторы имеют КПД выше по сравнению с бензиновыми ДВС.

Во втором случае такая компоновка позволяет разместить цилиндры под углом, при этом становится возможным увеличить общее количество цилиндров без увеличения самой длины блока цилиндра двигателя. Такое решение позволяет разместить мощный многоцилиндровый ДВС под капотом не только большого внедорожника или грузовика, но и легкового авто.

Читайте также

Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания

Категория:

   1Отечественные автомобили

Публикация:

   Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания

Читать далее:



Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания

Процесс, происходящий в цилиндре двигателя за один ход поршня, называется тактом. Совокупность всех процессов, происходящих в цилиндре, т. е. впуск горючей смеси, сжатие ее, расширение газов при сгорании и выпуск продуктов сгорания, называется рабочим циклом.

Если рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала, то двигатель называется четырехтактным.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигатег л я. Первый такт — впуск (рис. 5, а). Поршень 3 перемещается от в. м. т. к н. м. т., впускной клапан 1 открыт, выпускной клапан 2 закрыт. В цилиндре создается разрежение (0,7—0,9 кгс/см2) и горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха, поступает в цилиндр. Горючая смесь смешивается с продуктами сгорания, оставшимися в цилиндре от предшествующего цикла, и образует рабочую смесь. Чем лучше наполнение цилиндра горючей смесью, тем выше мощность двигателя.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Температура смеси в конце впуска 75— 125 °С.

Второй такт — сжатие. Поршень перемещается от н. м. т. к в. м. т., оба клапана закрыты. Давление и температура рабочей смеси повышаются, достигая к концу такта соответственно 9—15 кгс/см2 и 350— 500 °С.

Третий такт — расширение, или рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой, происходит быстрое сгорание смеси. Максимальное давление при сгорании достигает 35—50 кгс/см2, а температура 2200— 2500 °С. Давление газов в процессе расширения передается на поршень, далее через поршневой палец и шатун — на коленчатый вал, создавая крутящий момент, заставляющий вал вращаться. В конце расширения начинает открываться выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 3—5 кгс/см2, а температура до 1000—1200 °С.

Рис. 1. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя: а — впуск, 6 — сжатие, в — расширение, г — выпуск; 1 — впускной клапан, 2 — выпускной клапан, 3 — поршень

Четвертый такт — выпуск. Поршень перемещается от н. м. т. к в. м. т., выпускной клапан открыт. Отработавшие газы выпускаются из цилиндра в атмосферу. Процесс выпуска протекает при давлении выше атмосферного. К концу такта давление в цилиндре снижается до 1,1—1,2 кгс/см2, а температура до 700—800 °С.

Далее процессы, происходящие в цилиндре, повторяются в указанной последовательности. Рабочим является только один такт — расширение, впуск и сжатие являются подготовительными, а выпуск — заключительным тактами.

При пуске двигателя его коленчатый вал вращается электродвигателем (стартером) или пусковой рукояткой. Когда двигатель начнет работать, впуск, сжатие и выпуск происходят за счет энергии, накопленной маховиком двигателя при рабочем такте.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля. При впуске поршень движется от в. м. т к н. м. т., открыт впускной клапан. За счет образующегося разрежения в цилиндр поступает чистый воздух. Давление 0,85—0,95 кгс/см2, температура 40— 60°С.

При такте сжатия поршень движется вверх, оба клапана закрыты. Давление и температура воздуха повышаются, достигая в конце такта 35—55 кгс/см2 и 450—650 °С.

Когда поршень подходит к в. м. т., в цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое насосом высокого давления.

При рабочем ходе впрыснутое в цилиндр дизельное топливо самовоспламеняется от сильно сжатого и нагретого воздуха. С появлением первых очагов пламени начинается процесс сгорания, характеризуемый быстрым повышением давления и температуры. Когда поршень от в. м. т. начинает опускаться, сгорание в течение некоторого промежутка времени протекает при почти постоянном давлении. Максимальное давление газов достигает 50—90 кгс/см2, а температура — 1700—2000 °С. В конце расширения давление снижается до 2—4 кгс/см2, а температура — до 800—1000 °С. * При такте выпуска поршень перемещается от н. м. т. к в. м. т., открыт выпускной клапан. Давление газов в цилиндре снижается до 1,1—1,2 кгс/см2.

После окончания такта выпуска- начинается новый рабочий цикл.

Вследствие более высоких значений степени сжатия дизели более экономичны по расходу топлива, чем карбюраторные двигатели. Кроме того, они используют более дешевые сорта нефтяных топлив и менее опасны в пожарном отношении, чем бензин. С другой стороны, дизели имеют большую массу, чем карбюраторные двигатели, поэтому их устанавливают на отечественных автомобилях большой и очень большой грузоподъемности (МАЗ, КрАЗ, КамАЗ и БелАЗ).

С освоением мощностей Камского автозавода дизели будут устанавливать на грузовые автомобили ЗИЛ и Уральского автозавода, а также на автобусы ЛАЗ и ЛиАЗ.

Диаграмма рабочего цикла двигателя. Рабочий цикл двигателя можно представить в виде диаграммы, на которой по вертикальной оси откладывают давление р, а по горизонтальной—объем цилиндра V.

На диаграмме четырехтактного карбюраторного двигателя линия впуска 7—1 располагается ниже линии атмосферного давления (1 кгс/см2). При такте сжатия (линия I—2—3) давление повышается, достигая наибольшей величины в точке 3.

Точка соответствует моменту проскаки-вания искры в свече зажигания и началу процесса сгорания. Линия 3—4—5—6 иллюстрирует рабочий ход, причем линия 3—4, соответствующая резкому возрастанию давления, означает процесс сгорания рабочей смеси, а линия 4—5—6— расширение газов. В точке 4 давление газов достигает наибольшей величины.

Рис. 2. Рабочий цикл четырехтактного дизеля ЯМЗ: а —впуск, б — сжатие, в — расширение, г — выпуск; 1—форсунка, 2 — топливный насос высокого давления

В точке начинает открываться выпускной клапан. Линия соответствует такту выпуска. Она располагается несколько выше линии, соответствующей атмосферному давлению.

Рис. 3. Диаграмма рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания (а) и схема сил, действующих от давления газов (б)

На рис. 3, б показана схема сил, действующих от давления газов в одноцилиндровом двигателе. Сила Р давления газов, действующая на поршень при рабочем ходе, раскладывается на две силы: N и S. Сила N прижимает поршень к стенке цилиндра, а действие силы S передается через шатун на коленчатый вал двигателя.

Сила Г, составляющая силы S и касательная к окружности вращения шатунной шейки, действует на плече R. Произведение TR называют крутящим моментом двигателя. Крутящий момент вызывает вращение коленчатого вала. Далее он передается через механизмы трансмиссии на ведущие колеса, вызывая движение автомобиля.

Вторая составляющая силы S сила F воспринимается коренными подшипниками коленчатого вала.

Рекламные предложения:


Читать далее: Маховик и картер

Категория: — 1Отечественные автомобили

Главная → Справочник → Статьи → Форум


Рабочий цикл ДВС

Рабочий цикл одноцилиндрового двигателя

В автомобилях применяются двигатели внутреннего сгорания (ДВС) названные так потому, что сгорание топлива происходит непосредственно в цилиндре. Основными деталями ДВС, кроме цилиндра, являются поршень, шатун, коленчатый вал. На кривошипе коленчатого вала подвижно закрепляется шатун. К верхней головке шатуна шарнирно, с помощью пальца, крепится поршень. Цилиндр сверху закрывается крышкой, которая называется головкой цилиндра. В головке имеется углубление, называемое камерой сгорания. Также в головке имеются впускное и выпускное отверстия, закрываемые клапанами. К коленчатому валу крепится маховик – массивный круглый диск.

При вращении коленвала происходит перемещение поршня внутри цилиндра. Крайнее верхнее положение поршня называется верхней мертвой точкой (В.М.Т.), крайнее нижнее положение – нижней мертвой точкой (Н.М.Т.). Расстояние, которое проходит поршень между мертвыми точками, называется ходом поршня. Пространство, находящееся над поршнем, когда он находится в н.м.т., называется рабочим объемом цилиндра. Когда поршень находится в в.м.т., над ним остается пространство, называемое объемом камеры сгорания. Сумма рабочего объема и объема камеры сгорания называются полным объемом цилиндра. В технических данных объем указывается в литрах или кубических сантиметрах. Объем многоцилиндрового двигателя равен сумме полных объемов всех его цилиндров. Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия двигателя. Она показывает, во сколько раз сжимается рабочая смесь в цилиндре.

Рабочий цикл двигателяПараметры КШМ

Один ход поршня от одной мертвой точке к другой называется тактом. Коленвал при этом совершает полоборота. Как работает ДВС? Во время первого такта происходит впуск горючей смеси в цилиндр. Клапан впускного отверстия открыт, выпускного – закрыт. Поршень, перемещаясь от в.м.т к н.м.т, подобно насосу, создает разряжение в цилиндре и топливо, перемешанное с воздухом, заполняет его.

Во время второго такта, при движении поршня от н.м.т. к в.м.т., происходит сжатие горючей смеси. При этом и выпускной, и впускной клапаны закрыты. В результате давление и температура в цилиндре повышаются. В конце такта сжатия, при приближении поршня к в.м.т., горючая смесь поджигается искрой от свечи зажигания (в бензиновых ДВС) или самовоспламеняется от сжатия (в дизельных ДВС).

Порядок работы цилиндров

Во время третьего такта происходит сгорание рабочей смеси. Клапана остаются закрытыми. Воспламенившаяся рабочая смесь резко повышает температуру и давление в цилиндре, которое заставляет поршень с усилием двигаться вниз. Поршень через шатун передает усилие на коленвал, создавая на нем крутящий момент. Таким образом, происходит преобразование энергии сгорания топлива в механическую энергию, которая двигает автомобиль. Поэтому этот такт называется рабочим ходом. Маховик, закрепленный на коленчатом валу, запасает энергию, обеспечивая вращение коленвала за счет сил инерции во время подготовительных тактов.

В ходе четвертого такта происходит выпуск отработанных газов и очистка цилиндра. Поршень, двигаясь от н.м.т. к в.м.т., выталкивает продукты горения через открытый выпускной клапан.

Далее весь процесс повторяется. Таким образом, рабочий цикл описанного ДВС происходит за четыре такта. Поэтому он и называется четырехтактным. Коленвал за это время совершает два оборота. Существуют и двухтактные двигатели, в которых рабочий цикл происходит за два такта. Однако такие ДВС в настоящее время на автомобилях практически не применяются.

Для плавной работы многоцилиндрового двигателя и уменьшения неравномерных нагрузок на коленчатый вал такты рабочего хода в разных цилиндрах должны происходить в определенной последовательности. Такая последовательность называется порядком работы двигателя. Он определяется расположением шеек коленчатого вала и кулачков распределительного вала. Например, в двигателях ВАЗ порядок работы 1-3-4-2. Так как в четырехтактном двигателе полный цикл в каждом цилиндре совершается за два оборота коленчатого вала, то, следовательно, в четырехцилиндровом двигателе для равномерной его работы за каждые пол-оборота коленчатого вала в одном из цилиндров должен происходить рабочий такт.

Рассмотренные детали составляют в совокупности кривошипно-шатунный механизм. Кроме него, для обеспечения работы ДВС нужны газораспределительный механизм, система охлаждения, система смазки, система питания и система зажигания (в бензиновых двигателях).

Газораспределительный механизм, управляя работой клапанов, обеспечивает своевременное их открытие и закрытие. Система охлаждения отводит тепло от деталей двигателя, нагревающихся при работе. Система смазки подает масло к трущимся поверхностям. Система питания служит для приготовления рабочей смеси и подачи ее в цилиндры. Система зажигания преобразует низковольтное напряжение от АКБ в высоковольтное и подает его на свечи для воспламенения рабочей смеси.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя – особенности функционирования

В числе процессов, характеризующих работу мощных и производительных машин и механизмов, следует отметить рабочий цикл четырехтактного двигателя. Это совокупность процессов, повторяющихся в определенной последовательности, во время которых цилиндр наполняется рабочей смесью, после чего происходит ее сжатие и воспламенение. Газы, образовавшиеся при сгорании, расширяются, а затем – удаляются из цилиндра.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя – познаем азы

Чтобы разобраться, что называется рабочим циклом двигателя внутреннего сгорания, необходимо узнать, что обозначает термин такт. Он представляет собой составную часть цикла и осуществляется в течение однократного хода поршня. В зависимости от количества тактов или ходов поршня, все двигатели разделяются на четырехтактные и двухтактные. В первом случае рабочий цикл от начала до конца осуществляет четыре операции: впуск, следом происходит сжатие, потом идет рабочий ход, и завершает все выпуск отработанных газов. В двухтактном варианте все эти действия происходят за два хода поршня.

Наиболее распространенным вариантом считается рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя. Все процессы здесь проходят вот в какой последовательности: во время первого такта происходит поступление смеси бензина и воздуха. При этом впускной клапан находится в открытом положении, а выпускной – в закрытом. Поступая в разреженное пространство цилиндра, эта смесь перемешивается с предыдущими продуктами сгорания.

От наполнения цилиндра зависит общая мощность двигателя. Сжатие осуществляется в верхней критической отметке, именуемой мертвой точкой, при достижении максимального давления. Расширенные газы отправляют поршень вниз, образуя рабочий ход. В конце всего цикла через специальный выпускной клапан, который к этому моменту открыт, выходят отработанные газы.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя имеет ту же последовательность, что и аналогичный карбюраторный механизм. Основное отличие состоит в способе образования рабочей смеси и ее воспламенении. Этот процесс происходит во время такта сжатия при высокой температуре и давлении во время впрыска топлива через форсунку мотора.

Двухтактный двигатель – особенности работы

Если рассматривать двухтактный двигатель, следует отметить, что газовый топливный обмен совершается при нахождении поршня возле нижней предельной точки (мертвой), несколько не доходя до нее. Отработанные газы начинают удаляться из цилиндра при изменении их объема за небольшой промежуток времени. Очистка цилиндра в классическом двухтактном двигателе производится с помощью продувки воздуха, поступающего через компрессор.

Во время продувки воздух частично удаляется, а выпуск отработанных газов производится с помощью выпускных окон до того, как они будут закрыты поршнем. После этого наступает начало процесса сжатия, протекающего, как и в обычном четырехтактном двигателе. При движении поршня снизу вверх происходит перекрытие продувочных окон, после чего воздух из компрессора в цилиндр уже не подается.

Рабочий цикл двухтактного двигателя – достоинства и недостатки

По описанному выше можно сделать вывод, что рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя считается наиболее экономичным при использовании его в определенных механизмах, например, на некоторых моделях мотоциклов. В этих конструкциях цилиндр продувается при помощи воздушно-топливной смеси, а затем вместе с отработанной воздушной смесью из цилиндра удаляется топливо, которое к этому моменту не успело сгореть.

Однако по сравнению с этими двигателями, модели четырехтактных моторов обладают большим ресурсом. Благодаря высокой экономичности, они используются в большинстве машин и механизмов. Они обладают наиболее чистым выхлопом, не требующим устройства выхлопной системы повышенной сложности. Четырехтактные двигатели не требуют предварительного смешивания бензина с маслом, у них гораздо меньший уровень шума.

Исходя из достоинств, некоторые представители западного автопрома, например, SAAB, на заре своей деятельности устанавливали на свою продукцию двухтактные двигатели. Однако сегодня классический вариант этого силового агрегата попросту не выживет под натиском «экологических» требований к транспорту, поэтому его спешно заменили на четырехтактный. Однако достоинства двухтактного мотора заставили некоторые компании поработать над эффективностью сгорания топлива, и компания Ford, например, готова представить более «чистый» вариант такого двигателя.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

рабочие циклы, действит циклы ДВС

ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ ДВС

Замкнутые теоретические (идеальные) циклы ДВС дают представление о протекании процессов в реальных двигателях, качественных зависимостях основных показателей этих двигателей от различных параметров циклов. В то же время количественные значения параметров реальных циклов весьма далеки от них в силу целого ряда причин. На рис.2.1 представлены циклы Отто, Дизеля и Тринклера, рассматриваемые при анализе идеальных циклов ДВС.

Р ис.2.1. Идеальные циклы Отто, Дизеля и Тринклера

Методы расчета действительных циклов

Замкнутые теоретические (идеальные) циклы ДВС дают наглядное представление о протекании процессов в реальных двигателях, качественных зависимостях основных показателей этих двигателей от различных параметров циклов. В то же время количественные значения параметров реальных циклов весьма далеки от них в силу целого ряда причин. Среди них, в первую очередь, необходимо отметить следующие.

1. Теплоемкость рабочего тела не постоянна, как это принимается при рассмотрении идеальных циклов, а существенно изменяется с изменением состава и температуры рабочего тела.

2. Процесс сгорания топлива в ДВС происходит по достаточно сложным законам и сопровождается интенсивным теплообменом.

3. Непрерывный интенсивный теплообмен через стенки, головку цилиндров, поршни и др. элементы конструкции.

4. Процессы газообмена, т. е. впуска и выпуска рабочего тела.

5. Утечки рабочего тела.

6. Подогрев воздуха, поступающего в двигатель.

Многие из перечисленных факторов удается учесть при рассмотрении действительных циклов, которые иногда называют «разомкнутыми». Эти циклы, по сравнению с идеальными, в значительно большей степени отражают параметры реальных двигателей, поскольку они учитывают следующие факторы.

1. Процессы впуска и выпуска (изменения температуры и давления рабочего тела, а также гидравлические потери при этом не учитываются).

2. Изменение состава рабочего тела в течение протекания цикла, а также его теплоемкости с изменениями температуры.

3. Зависимость показателей адиабат сжатия и расширения от средней теплоемкости.

4. Процесс сгорания топлива, а также изменение молекулярного состава рабочего тела.

5. Потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, а также на подогрев остаточных газов и избыточного воздуха.

В настоящее время разработаны методики расчета подобных циклов, однако, достаточно надежные и достоверные результаты теплового расчета дают только полуэмпирические методики теплового расчета, учитывающие результаты экспериментальных исследований, накопленный опыт конструирования, изготовления и эксплуатации двигателей. В них расчет параметров и характеристик ДВС осуществляется на основе детального анализа процессов газообмена, сжатия, смесеобразования и сгорания, расширения.

Р ис.2.2. Действительные циклы четырехтактных и двухтактных ДВС

Основные сведения о рабочих циклах двс

Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного двигателя.

Такт впуска. Поршень движется от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ), создавая разрежение в полости цилиндра, над собой. Впускной клапан открыт, и цилиндр заполняется горючей смесью. Горючая смесь, перемешиваясь с остаточными газами в цилиндре, образует рабочую смесь. Из-за гидравлического сопротивления впускного тракта и нагрева смеси, давление в конце такта впуска составляет примерно 0,07-0,09 МПА, а температура 100-130°С.

Такт сжатия. Поршень движется от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Рабочая смесь в цилиндре сжимается до 0,7 -1,5 МПа. Температура сжатой смеси достигает 300-450ОС. В конце такта сжатая смесь воспламеняется электрической искрой. В процессе сгорания топлива давление в цилиндре повышается до 3,0-4,5 МПа, а температура газов до 1900-2400°С.

Такт расширения. Иногда его называют рабочим ходом. Начинается движением поршня от ВМТ к НМТ под действием давления образовавшихся продуктов сгорания. Оба клапана закрыты. Шарнирно связанный с поршнем шатун приводит во вращение коленчатый вал, совершая полезную работу. К концу такта расширения давление газов уменьшается до 0,3-0,5 МПа, а температура до 1000 — 1200°С.

Такт выпуска. Поршень движется от НМТ к ВМТ. Через открытый выпускной клапан отработавшие газы выходят из цилиндра в атмосферу через выпускную трубу. К концу такта выпуска давление в цилиндре составляет около 0,11-0,12 МПа, а температура 500-800°С.

После прохождения поршнем ВМТ закрывается выпускной клапан и рабочий цикл завершается. Последующее движение поршня к НМТ — такт впуска — является началом следующего цикла.

Цикл четырехтактного дизеля

В дизеле в отличие от карбюраторного двигателя воздух и топливо в цилиндры вводятся раздельно.

Такт впуска. Поршень двигается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт и в цилиндр поступает воздух либо за счет разрежения в цилиндре, либо за счет избыточного давления воздуха, создаваемого нагнетателем у дизеля с наддувом. Давление в конце такта впуска у дизеля без наддува 0,08-0,09 МПа, а температура воздуха 50-80ОС.

Такт сжатия. Оба клапана закрыты. Поршень двигателя от НМТ к ВМТ и сжимает воздух, перемешанный с остаточными продуктами сгорания. Из-за большой степени сжатия (14-21) давление воздуха в конце этого такта достигает 3,5-4,0 МПа, а температура 500-700°С. При этом положении поршня в камеру сгорания впрыскивается мелко распыленное топливо, которое, попадая в среду сильно нагретого воздуха, нагревается, испаряется, воспламеняется и сгорает. Давление газов повышается до 5,5-9,0 МПа, а температура до 1600-2000°С.

Такт расширения. Оба клапана закрыты. Продукты сгорания, стремясь расшириться, давят на поршень, заставляя его перемещаться от ВМТ к НМТ. В такте расширения догорает оставшаяся часть топлива. К концу такта расширения давление газов уменьшается до 0,3-0,4 МПа, а температура до 600-900°С.

Такт выпуска. Поршень движется от НМТ к ВМТ. Через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются в атмосферу. Давление газов в конце такта выпуска составляет 0,11-0,12 МПа, а температура 400 — 6000С. Затем рабочий цикл повторяется.

У вышеописанных четырехтактных двигателей при выполнении тактов выпуска, впуска и сжатия необходимо перемещать поршень, вращая коленчатый вал. Эти такты называются подготовительными и осуществляются за счет кинетической энергии, накопленной маховиком двигателя в течение такта расширения.

Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя

В двухтактных двигателях для вытеснения отработавших газов из цилиндра используют принудительное вдувание воздуха или горючей смеси в цилиндр. Такой процесс называется продувкой. Продувка может осуществляться различными способами. Рассмотрим работу двухтактного карбюраторного двигателя с кривошипно-камерной продувкой. Когда поршень находится в положении близком в ВМТ камера сгорания заполнена сжатой рабочей смесью, кривошипная камера заполнена свежей порцией горючей смеси. В этот момент рабочая смесь в цилиндре воспламеняется электрической искрой от свечи. Давление газов резко возрастает, и поршень начинает перемещаться к НМТ — совершается рабочий ход. Когда поршень закроет впускное окно, в кривошипной камере начнется сжатие горючей смеси. Следовательно, при движении поршня к НМТ одновременно совершаются такты расширения и сжатия горючей смеси в кривошипной камере. В конце рабочего хода поршень открывает выпускное окно, через которое отработавшие газы с большой скоростью выходят в атмосферу. Давление в цилиндре быстро понижается. К моменту открытия продувочного окна давление сжатой горючей смеси в кривошипной камере становится выше, чем давление отработавших газов в цилиндре. Поэтому горючая смесь из кривошипной камеры по каналу попадает в цилиндр и, наполняя его, выталкивает остатки отработавших газов через выпускное окно в атмосферу.

Второй такт происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ. В начале хода из цилиндра продолжают вытесняться оставшиеся продукты сгорания вместе с частью рабочей смеси. Затем поршень последовательно перекрывает продувочное окно и выпускное окно. После этого в цилиндре начинается сжатие рабочей смеси. В это же время за счет освобождения поршнем некоторого объема в герметически закрытой кривошипной камере создается разрежение. Поэтому, как только нижняя кромка юбки поршня откроет впускное окно, через него из карбюратора в кривошипную камеру поступает горючая смесь. Таким образом, во время второго такта происходит сжатие рабочей смеси в цилиндре и заполнение камеры новой порцией горючей смеси из карбюратора. После прихода поршня к ВМТ все процессы повторяются в такой же последовательности.

Кривошипно-камерная продувка наиболее проста, но наименее совершенна, так как при этом недостаточно полно осуществляется очистка цилиндра от продуктов сгорания. Поэтому она применяется только в двигателях малой мощности с небольшим абсолютным расходом топлива (двигатели мотоциклов, лодочные, модельные и т.п.). В строительных машинах и на транспорте подобные схемы используются в пусковых карбюраторных двигателях.

Цикл двухтактного дизеля

Протекает аналогично рабочему циклу двухтактного карбюраторного двигателя и отличается только тем, что у дизеля в цилиндре поступает не горючая смесь, а чистый воздух и в конце процесса сжатия впрыскивается топливо, которое воспламеняется от соприкосновения с нагретым воздухом. Так как в дизелях продувка осуществляется чистым воздухом, а не горючей смесью, они оказываются более экономичными по сравнению с карбюраторными двигателями.

Что называется тактом в работе двигателя?

Такт – это что? Латинское слово tactus переводится как «прикосновение». От него произошло французское слово takt, означающее норму поведения. В немецком языке Takt означает музыкальный интервал. В русский язык это слово пришло с девятнадцатого века и употребляется в нескольких значениях.

Музыкант уверен, что это метрическая единица в музыке. Можно сбиться с такта во время танца. А когда сбивается с такта сердце – срочно нужен врач. Механик уверен, что это технический термин, относящийся к двигателю. Программист скажет – к процессору. А лингвист вспомнит о речевом такте. И только педагог с психологом сойдутся во мнении, что такт – это чуткость в отношениях с людьми.

Рабочий цикл двигателя

Рабочим циклом называется совокупность периодически повторяющихся в определенной последовательности процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя, в результате которых тепловая энергия переходит в работу.
Тактом называется процесс, происходящий в цилиндре при перемещении поршня от одной мертвой точки к другой.

Если рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, чему соответствует два оборота коленчатого вала, то двигатель с таким циклом называется четырехтактным. Каждый такт такого двигателя имеет свое наименование и свои особенности.

Рис.2. Рабочий цикл четырёхтактного дизеля: 1-топливный насос; 2-поршень; 3-форсунка; 4-воздухоочиститсль; 5-впускной клапан; 6-выпускной клапан; 7-цилиндр

Такт впуска. При перемещении поршня от ВМТ до НМТ над ним освобождается пространство, куда через открывающийся впускной клапан 5 (рис.2) поступает чистый воздух у дизеля или смесь воздуха с мелко распыленным бензином (горючая смесь). Поступивший свежий заряд смешивается с остатками отработавших газов от предыдущего такта (такая смесь называется рабочей). При подходе к НМТ давление в цилиндре вследствие сопротивления во впускном трубопроводе, ниже атмосферного и составляет 0,07. 0,09. Температура газов в конце этого такта достигается 40. 70°С у дизеля и 70. 13О°С у карбюраторного двигателя.

Такт сжатия. При перемещении поршня от НМТ к ВМТ впускной клапан закрывается и поступивший в цилиндр воздух или рабочая смесь сжимается, вследствие чего их температура и давление повышаются. Величина повышения давления и температуры определяется степенью сжатия двигателя. У дизеля температура в конце такта сжатия достигает 550. 750°С, а давление 4. 5МПа; у карбюраторного двигателя рабочая смесь нагревается до 300. 430°, а давление составляет 0,8. 1.5МПа.

Такт расширения. При подходе поршня к ВМТ в цилиндр дизеля через форсунку впрыскивается топливо, которое, перемещаясь с нагретым и сжатым воздухом, сгорает; при этом давление газов в цилиндре возрастает до 6. 9 МПа, а их температура поднимается до 1800. 2000° С. Под действием давления расширяющихся газов поршень перемещается от ВМТ к НМТ. В конце этого такта температура газов понижается до 700. 900° С, а давление до 0,3. 0,5МПа.

В карбюраторном двигателе при подходе поршня к ВМТ сжатия горючая смесь воспламеняется от электрической искры, возникающей между электродами свечи, ввернутой в цилиндра. От сгорания смеси давление газов возрастает до 3,5. 5 МПа, а температура до 2100. 2400°. К концу такта расширения у карбюраторного двигателя температура газов снижается до 900. 1200°, а давление до 0,3. 0,35 МПа.

Такт выпуска. При перемещении поршня от НМТ к ВМТ открывается выпускной клапан, и отработавшие газы выталкиваются из цилиндра в атмосферу. При этом давление газов к концу такта снижается до 0,11. 0,12 МПа, а температура до 500. 700°С у дизеля и 300. 400° у карбюраторного двигателя.

Таким образом, в четырехтактном двигателе только один такт расширения – ход поршня под действием давления газов поворачивает коленчатый вал и совершает полезную работу; этот ход называется рабочим. Остальные такты – впуска, сжатия и выпуска – называются вспомогательными. После такта выпуска рабочий цикл двигателя повторяется.

Что такое рабочий цикл двигателя автомобиля

Существует несколько различных типов двигателей, при этом на колесном, гусеничном, водном и даже иногда воздушном транспорте (грузовые и легковые авто, спецтехника, моторные лодки, самолеты и т.п.), нередко можно встретить двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

Так или иначе, широкое распространение силовой агрегат данного типа получил благодаря своей автономности, универсальности, а также целому ряду других преимуществ. При этом агрегаты имеют много различных параметров и характеристик, среди которых стоит отдельно выделить рабочий цикл. Далее мы поговорим о том, что означает рабочий цикл автомобильного двигателя внутреннего сгорания.

Вывод

Тактовая частота – характеристика процессора, численно характеризующая количество операций, который может произвести CPU за секунду. От данного параметра зависит мощность ПК. Тем не менее стоит помнить, что частота – далеко не единственная характеристика, которая влияет на общую производительность ПК. Если частоты процессора не хватает для удовлетворения ваших потребностей, то стоит либо приобрести новую видеокарту, либо разогнать старый процессор. Если вы выбрали второй вариант, то будьте предельно осторожны. Процедура разгона может привести к сгоранию CPU. Поэтому неопытным пользователям лучше этим не заниматься.

Рабочий цикл ДВС: что нужно знать

Если рассматривать принцип работы двигателя внутреннего сгорания, топливо в таких агрегатах сгорает в закрытой камере (камера сгорания), куда подается готовая топливно-воздушная смесь или воздух и топливо по отдельности (дизельные агрегаты и моторы с прямым впрыском).

Работа такого мотора основана на том, что во время сгорания топлива происходит расширение газов. Указанные газы становятся причиной роста давления в цилиндре, благодаря чему поршень получает «толчок». Затем энергия, переданная на поршень, преобразуется в механическую работу. Давайте рассмотрим принцип работы двигателя, а также рабочие циклы более подробно.

Двигатели, которые устанавливаются на автомобили, обычно работают по четырехтактному циклу (четырехтактный двигатель). Это значит, рабочий цикл совершается за два оборота коленвала и четыре хода поршня. Работу такого ДВС можно разделить на такты: такт впуска, такт сжатия, такт рабочего хода, такт выпуска.

Как работает четырехтактный бензиновый двигатель

Чтобы было понятнее, начнем с того, что когда поршень в цилиндре во время работы ДВС начинает занимать крайние положения (максимально приближен или удален по отношению к оси коленчатого вала), эти положения принято называть ВМТ и НМТ. ВМТ означает верхняя мертвая точка, тогда как НМТ значит нижняя мертвая точка. Теперь вернемся к тактам.

  • На такте впуска коленчатый вал двигателя делает первую половину оборота, при этом поршень из ВМТ движется в НМТ. В этот момент открыт впускной клапан, а выпускной клапан закрыт. При движении поршня вниз в цилиндре образуется разрежение, в результате чего в цилиндр «засасывается» топливно-воздушная смесь через открытый впускной клапан. Рабочая смесь состоит из воздуха и распыленного топлива (в некоторых двигателях на такте впуска поступает только воздух).
  • Следующим тактом является сжатие. После того, как произойдет наполнение цилиндра топливно-воздушной смесью, коленвал начинает совершать вторую половину оборота. В этот момент поршень начинает подниматься из НМТ в ВМТ. При этом впускной клапан уже закрыт. Далее поршень сжимает смесь в герметично закрытом цилиндре. Чем больше уменьшается объем цилиндра, тем сильнее сжимается смесь. Результатом такого сжатия является повышение температуры смеси.
  • К тому времени, когда поршень подойдет к концу такта сжатия (практически дойдет до ВМТ), смесь в бензиновых двигателях воспламеняется от внешнего источника (электрическая искра на свече зажигания). Затем топливный заряд сгорает, в результате в цилиндре резко повышается температура и давление. В этот момент поршень уже перемещается обратно из ВМТ в нижнюю мертвую точку, принимая на себя энергию расширяющихся газов.
  • После того, как поршень почти дойдет до НМТ в конце рабочего хода, происходит открытие выпускного клапана. После этого давление в цилиндре снижается, несколько падает и температура. Затем начинается такт выпуска. В это время коленчатый вал совершает последний полуоборот, при этом поршень снова поднимается из НМТ в ВМТ, буквально «выталкивая» отработавшие газы из цилиндра через открытый выпускной клапан в выпускной коллектор.

Работа четырехтактного дизельного ДВС

Хотя дизель конструктивно похож на бензиновый мотор, в дизельных двигателях изначально сжимается только воздух, после чего прямо в камеру сгорания впрыскивается дизтопливо. При этом воспламенение такой смеси происходит самостоятельно (под большим давлением, а также в результате контакта с нагретым от сильного сжатия воздухом).

Простыми словами, воздух сначала сжимается и нагревается, в среднем, до 650 градусов по Цельсию. В самом конце такта сжатия в камеру сгорания топливная форсунка впрыскивает солярку, затем смесь дизтоплива и воздуха самовоспламеняется.

С учетом данной особенности на такте впуска (поршень движется из ВМТ в НМТ), за счет разряжения в цилиндр подается воздух через открытый впускной клапан. Давление и температура воздуха в этот момент имеют низкие показатели.

Затем начинается сжатие, поршень поднимается из НМТ в верхнюю мертвую точку. Как и в случае с бензиновым мотором, впускной и выпускной клапаны полностью закрыты, что позволяет поршню сильно сжать воздух.

Будет полезно: Как циркулирует жидкость в системе охлаждения двигателя?

Если учесть, что давление воздуха в цилиндре высокое (необходимо для его нагрева), дизельное топливо в момент впрыска должно также подаваться под очень высоким давлением. Фактически, форсунке нужно «продавить» солярку в камеру сгорания, в которой уже находится сильно сжатый поршнем и горячий воздух.

Для решения этой задачи многие системы питания дизельного двигателя имеют ТНВД (топливный насос высокого давления). Также в схеме могут быть использованы насос-форсунки (форсунка и насос объединены в одно устройство). Еще существуют варианты, когда питание двигателя реализовано при помощи так называемого «аккумулятора» высокого давления. Речь идет о системах Common Rail.

После воспламенения заряда происходит расширение газов и начинается рабочий ход поршня. Температура в результате горения смеси повышается, происходит увеличение давления. Указанное давление газов «толкает» поршень, происходит рабочий ход. Завершающим этапом становится выпуск, когда поршень после совершения рабочего хода снова поднимается из НМТ в ВМТ. Затем весь описанный выше процесс (рабочий цикл двигателя) повторяется.

Так в чем же разница?

Статья получилась сложнее, чем я предполагал, но если подвести итог. ТО получается:

ОТТО – это стандартный принцип обычного мотора, которые сейчас стоят на большинстве современных автомобилей

АТКИНСОН – предлагал более эффективный ДВС, за счет изменения степени сжатия при помощи сложной конструкции из рычагов которые подсоединялись к коленчатому валу.

ПЛЮСЫ — экономия топлива, эластичнее мотор, меньше шума.

МИНУСЫ – громоздкая и сложная конструкция, низкий крутящий момент на низких оборотах, плохо управляется дроссельной заслонкой

В чистом виде сейчас практически не применяется.

МИЛЛЕР – предложил использовать пониженную степень сжатия в цилиндре, при помощи позднего закрытия впускного клапана. Разница с АТКИНСОНОМ огромна, потому как он использовал не его конструкцию, а ОТТО, но не в чистом виде, а с доработанной системой ГРМ.

Предполагается что поршень (на такте сжатия) идет с меньшим сопротивлением (насосные потери), и лучше геометрически сжимает воздушно-топливную смесь (исключая ее детонацию), однако степень расширения (при воспламенении от свечи) остается почти такая же, как и в цикле ОТТО.

ПЛЮСЫ — экономия топлива (особенно на низких оборотах), эластичность работы, низкий шум.

МИНУСЫ – уменьшение мощности при высоких оборотах (из-за худшего наполнения цилиндров).

Стоит отметить, что сейчас принцип МИЛЛЕРА используется на некоторых автомобилях при невысоких оборотах. Позволяет регулировать фазы впуска и выпуска (расширяя или сужая их при помощи фазовращателей). Так двигатель SKYACTIV, на низких оборотах работает по принципу МИЛЛЕРА, а на высоких по принципу ОТТО. В чистом виде МИЛЛЕР (однако, почему то он называется АТКИНСОН) работает на гибридах ТОЙОТА.

Сейчас видео версия смотрим

НА этом я заканчиваю, думаю было полезно и интересно. Рассказывайте своим друзьям (кидайте им ссылку на статью или видео), будет еще много интересных материалов. ИСКРЕННЕ ВАШ, АВТОБЛОГГЕР.

Похожие новости

  • Крутящий момент и мощность двигателя. Что важнее? Пару слов про …
  • Распределенный или непосредственный впрыск (MPI или GDI). Какая …
  • Гидрокомпенсаторы или толкатели (клапанов). Что лучше?

Синхронная работа нескольких цилиндров

Выше были описан принцип работы ДВС, при этом рассматривались процессы в одном цилиндре. Однако, как известно, большинство двигателей являются многоцилиндровыми. Для того чтобы добиться ровной и синхронной работы всех цилиндров, рабочий ход поршня в каждом отдельном цилиндре должен происходить через равный промежуток времени (одинаковые углы поворота коленвала).

В зависимости от компоновки двигателя и его конструктивных особенностей последовательность (порядок работы) может быть разной. Дело в том, что двигатели бывают не только рядными, но и V-образными.

Во втором случае такая компоновка позволяет разместить цилиндры под углом, при этом становится возможным увеличить общее количество цилиндров без увеличения самой длины блока цилиндра двигателя. Такое решение позволяет разместить мощный многоцилиндровый ДВС под капотом не только большого внедорожника или грузовика, но и легкового авто.

Обороты и мотресурс двигателя. Недостатки езды на низких и высоких оборотах. На каком количестве оборотов мотора ездить лучше всего. Советы и рекомендации.

Зависимость мощности и крутящего момента двигателя от числа оборотов коленвала. Крутящий момент бензинового и дизельного ДВС, полка момента, эластичность.

Что означает понятие объем двигателя. Определение рабочего объема мотора. Классы авто в зависимости от объема ДВС, плюсы и минусы большого объема двигателя.

Почему дизельный мотор имеет больший коэффициент полезного действия по сравнению с двигателями на бензине. Крутящий момент и обороты, энергия дизтоплива.

Виды двигателей внутреннего сгорания, отличия различных типов ДВС. Особенности компоновки, объем двигателя, мощность, крутящий момент и другие параметры.

Что нужно знать об электромобилях. Устройство машин с электродвигателем, основные характеристики. Эксплуатация и обслуживание в теории и на практике.

Как повысить частоту?

Мало кто знает, но мощность процессора можно повысить. Как увеличить производительность CPU? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно понять от чего она зависит. Тактовая частота прямо пропорциональна произведению множителя, который закладывается при проектировании, на частоту шины. Причем встречаются два вида множителей – заблокированные и открытые. Не трудно понять, что первые не поддаются разгону.

Процедура увеличения тактовой частоты проводится на устройствах с разблокированным множителем. Для того, чтобы произвести разгон необходимо обладать специальными знаниями, уметь работать с БИОС и знать английский язык (хотя бы уметь читать). Процедура увеличения частоты довольно-таки сложна и неопытные пользователи вряд ли смогут ее произвести без негативных последствий для ПК. Если вкратце, то суть разгона в том, чтобы постепенно увеличивать частоту шины процессора через вышеупомянутый множитель.

Важно! Разгон CPU – опасная процедура, которая может негативно сказаться на компьютере, а то и вовсе вывести его из строя. Это связано с тем, что при повышении частоты процессор начинает сильнее нагреваться. Соответственно, если у вас слабая система охлаждения, то CPU может попросту сгореть.

Что такое мертвые точки и такты ДВС

Количество этапов, входящих в один рабочий цикл ДВС (двигателя внутреннего сгорания), принято считать исходя из числа ходов поршня в цилиндре. Такие этапы получили название такты двигателя. Непосредственно ход поршня определяется его перемещением из одной крайней точки в другую. Они получили наименование мертвые, поскольку если в такой точке произойдет остановка поршня, он не сможет начать движение без внешнего воздействия. Простыми словами мертвые точки — это позиции, при которых движение в текущем направлении поршня прекращается и он начинает обратный ход.

Мертвые точки и ход поршня ДВС

Существуют две мертвые точки:

  • Нижняя (НМТ) — положение, при котором расстояние между поршнем и осью вращения коленвала минимально.
  • Верхняя (ВМТ) — положение, при котором цилиндр находится на максимальном удалении от оси вращения коленвала двигателя.

В англоязычной документации ВМТ обозначается как TDC (Top Dead Centre), А НМТ — BDC (Bottom Dead Centre).

Существуют двигатели, рабочий цикл которых может состоять из двух, а также из четырех тактов. Исходя из этого их разделяют на двухтактные и четырехтактные моторы.

В речи

Речь человека, подобно музыке, тоже имеет свой такт. Как в слове существует ударение, то есть более громко произносимый звук, так и во всей фразе есть смысловое ударение. Речевой такт характеризуется ударением в группе слов. В речи всегда есть паузы – подлиннее и покороче. Пауза после законченной фразы более длинная, внутри фразы – более короткие паузы.

Фраза может состоять из одного или нескольких предложений. Каждое предложение – из одного или нескольких тактов. Каждый такт – из одного или нескольких слов. Таким образом, такт – это единица речевого потока.

Такт образует незаконченную конструкцию речи. Он, как кирпичик, всего лишь часть целого. Что будет создано из таких кирпичиков, зависит от оратора. Самое выразительное деление на такты встречается в стихотворениях. Неправильное деление речи на такты совершенно изменяет смысл сказанного.

Как работает четырехтактный двигатель

Конструктивно рабочий цикл типового четырехтактного агрегата обеспечивается работой следующих элементов:

  • цилиндр;
  • поршень — выполняет возвратно-поступательные движения внутри цилиндра;
  • клапан впуска — управляет процессом подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания;
  • клапан выпуска — управляет процессом выброса отработавших газов из цилиндра;
  • свеча зажигания — осуществляет воспламенение образовавшейся топливовоздушной смеси;
  • коленчатый вал;
  • распределительный вал — управляет открытием и закрытием клапанов;
  • ременной или цепной привод;
  • кривошипно-шатунный механизм — переводит движение поршня во вращение коленчатого вала.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя

Рабочий цикл такого механизма состоит из четырех тактов, в ходе которых реализуются следующие процессы:

  1. Впуск (нагнетание топлива и воздуха). В начале цикла поршень находится в ВМТ. В момент, когда коленвал начинает вращаться, он воздействует на поршень и переводит его в НМТ. Это приводит к образованию разрежения в камере цилиндра. Распредвал воздействует на клапан впуска, постепенно открывая его. Когда поршень оказывается в крайнем положении клапан полностью открыт, в результате чего происходит интенсивное нагнетание топлива и воздуха в камеру цилиндра.
  2. Сжатие (увеличение давления горючей смеси). На втором этапе поршень начинает обратное перемещение к верхней мертвой точке такта сжатия. Коленвал совершает еще один поворот, а оба клапана полностью закрыты. Внутреннее давление увеличивается до величины 1,8 МПа и повышается температура горючей смеси до 600 С°.
  3. Расширение (рабочий ход). При достижении верхней позиции поршнем в камере сгорания устанавливается максимальная компрессия до 5 МПа и срабатывает свеча зажигания. Это приводит к возгоранию смеси и увеличению температуры до 2500 С°. Давление и температура приводят к интенсивному воздействию на поршень, и он начинает вновь перемещаться к НМТ. Коленвал совершает еще поворот, и таким образом, тепловая энергия переходит в полезную работу. Распредвал открывает выпускной клапан, и при достижении поршнем НМТ он полностью раскрыт. В результате отработавшие газы начинают постепенно выходить из камеры, а давление и температура снижаются.
  4. Выпуск (удаление отработавших газов). Коленвал двигателя поворачивается, и поршень начинает движение в верхнюю точку. Это приводит к выталкиванию отработавших газов и еще большему снижению температуры и уменьшению давления до 0,1 МПа. Далее, начинается новый цикл, в ходе которого указанные процессы вновь повторяются.

В ходе каждого такта коленчатый вал двигателя совершает поворот на 180°. За полный рабочий цикл коленвал поворачивается на 720°.

Четырехтактный двигатель получил широкое распространение. Он может работать как с бензином, так и с дизельным топливом. Отличием рабочего цикла для дизеля является то, что воспламенение топливовоздушной смеси происходит не от искры, а от высокого давления и температуры в конечной точке такта сжатия.

Как посмотреть тактовую частоту процессора

Известно несколько способов, как узнать частоту процессора на своем персональном компьютере. Самый простой – заглянуть в свойства ПК. Если возникла необходимость узнать тактовую частоту, выполните следующие действия:

  1. Перейдите в «Мой Компьютер», путем открытия ярлыка на рабочем столе.
  2. В открывшемся окне нажмите правой кнопкой мыши на пустой области.
  3. Выберите пункт «Свойства».
  4. В следующем окне обратите внимание на центральную область экрана, а именно на блок «Система».
  5. В строке «Процессор» отображены все важные характеристики ЦП.

Кроме стандартных методов есть еще и обширные способы проверки – с помощью стороннего софта. Лучшей утилитой, отображающей характеристики ключевых компонентов компьютера, считается CPU-Z.

Достаточно выполнить её установку на ПК и запустить. В окошке «Тактовая частота» она отображает то, что нужно.

Особенности работы двухтактных моторов

Основой того, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного, можно назвать тот факт, что в первом за один рабочий цикл коленвал совершает два оборота, а во втором весь рабочий цикл укладывается в один оборот коленвала (360°). Поршень при этом совершает лишь два хода. Процессы, происходящие в камере сгорания в течение рабочего цикла у двухтактного мотора, не отличаются от четырехтактных, но впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов выполняются одновременно с тактами сжатия и расширения.

Процесс одновременного удаления отработавших газов и нагнетания в цилиндр свежего заряда, происходящий в двухтактном двигателе, получил название продувка.

Принцип работы простейшего двухтактного двигателя заключается в следующем:

  1. Такт сжатия. В начале цикла поршень находится в НМТ и движется в положение ВМТ такта сжатия. При этом происходит перекрытие окна продувки (впуска), а затем канала выпуска. В момент, когда поршень закрывает окно выпуска, начинается сжатие горючей смеси, и в пространстве под поршнем возникает разрежение. Это обеспечивает нагнетание топлива в камеру через приоткрытый клапан впуска.
  2. Такт расширения (рабочего хода). Когда поршень приближается к ВМТ, происходит срабатывание свечи зажигания, и горючая смесь воспламеняется. Это провоцирует резкое повышение давления и температуры, в результате чего поршень начинает движение вниз. Таким образом, газы совершают полезную работу, а поршень при движении к НМТ увеличивает компрессию топливовоздушной смеси. С ростом давления клапан начинает закрываться и препятствует попаданию горючей смеси во впускной коллектор. При достижении поршнем выпускного окна, происходит открытие последнего, и отработавшие газы удаляются в систему выхлопа. Давление в камере снижается, а дальнейшее движение поршня открывает канал продувки и топливовоздушная смесь подается в камеру, вытесняя отработавшие газы.

Будет полезно: Как почистить радиатор отопления своими руками?

В зависимости от того, как реализована система продувки в устройстве двухтактного двигателя, их разделяют на разные типы:

  • С контурной кривошипно-камерной продувкой. Горючая смесь подается в камеру цилиндра напрямую из картера двигателя. При этом она всасывается в момент движения поршня к ВМТ, а при движении поршня к НМТ обеспечивается продувка за счет избыточного давления.
  • С клапанно-щелевой продувкой. Применяется для одноцилиндровых двигателей. Газораспределение реализуется путем перекрытия окон, выполненных в стенке цилиндра.
  • С прямоточной продувкой. В такой конструкции впуск выполняется через специальные продувочные окна, выполненные по окружности цилиндра в его нижней части. В свою очередь, выпуск реализуется через выхлопной клапан.
  • С использованием продувочных насосов. Применяется на многоцилиндровых двухтактных двигателях. При этом воздух для продувки сжимается специальным компрессором.

В отличие от четырехтактного, двухтактный двигатель не имеет системы газораспределения. Не требуют такие конструкции и организации сложной системы смазки. С другой стороны, четырехтактные моторы более экономичны по расходу топлива, а также меньше подвержены вибрации и обеспечивают более чистый выхлоп.

Какие есть двигателя внутреннего сгорания? Классификация двигателей внутреннего сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания различаются по типам. Давайте разберем типы двигателей внутреннего сгорания:

  • Поршневые;
  • Роторно-поршневые;
  • Газотурбинные;
  • Дизельные.

Существуют различные виды двигателей внутреннего сгорания и производительность каждого отличается друг от друга. Как работает каждый вид?

Поршневые

Механическая работа формируется при использовании кривошипно-шатунного механизма. При его воздействии, движение передается на коленвал.

В карбюраторных двигателях формирование воздушно-топливной смеси производится в карбюраторе, после чего она перераспределяется в цилиндр.

В инжекторных двигателях регулировкой подачи топлива занимается ЭБУ. Распределение топлива осуществляется во впускной коллектор, попадая туда через форсунки.

Роторно-Поршневые

Механическая работа формируется при использовании ротора. Он выполняет работу газораспределительного механизма, коленвала, а также поршней.

Газотурбинные

В этих моторах механическая работа формируется также при использовании ротора. Он при вращении заставляет двигаться турбинный вал.

Дизельные

При впрыске топлива используются форсунки. Однако для воспламенения этим моторам не требуется свеча. Под температурой происходит нагревание сжатого воздуха. Температура же обязательно должна быть больше, чем температура горения.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Поршневой двигатель в своей работе является цикличным. Цикл может производить около ста тактов в одну минуту, что позволяет коленвалу непрерывно вращаться.

Такт двигателя внутреннего сгорания – это ход поршня. То есть поршень двигается именно либо вверх, либо вниз. Цикл – это последовательность тактов, которые постоянно повторяются.

Также существуют 2 типа поршневых ДВС, – это 2-тактные моторы и 4-тактные.

Принцип работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания

Как только водитель заводит автомобиль, тут же начинают двигаться поршни. Они всегда двигаются по направлению либо вверх, либо вниз. Изначально поршень начинает движение вниз. Когда он касается нижней мертвой точки и меняет свое направление, то в цилиндр, а именно в камеру сгорания начинает проходить подача топлива. Когда поршень поднимается вверх, топливо начинает сжиматься.

От свечей зажигания образовывается искра. И когда поршень доходит до верхней стадии, то происходит воспламенение топливной смеси. В дальнейшем пары расширяются и заставляют поршень двигаться вниз.

Двухтактные двигатели неэффективны по сравнению с четырехтактными, поскольку при удалении отработавших газов теряется мощность.

Вся маломощная техника использует именно 2-тактные моторы.

Принцип работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания

Все автомобили, которые используются в 21 веке уже имеют 4-тактные моторы.

Четырехтактный двигатель отличается от двухтактного тем, что при осуществлении впуска/выпуска топливно-горючей смеси, а также отработанных газов никак не совмещаются со сжатием/расширением, а работают как отдельные процессы.

В отношениях

Словарь Ефремовой так объясняет значение слова «такт» в отношениях с людьми: чувство меры в поведении, деликатность, подсказывающая бережное отношение, подход к человеку. Понятие педагогического такта тесно связано с психологией. Что значит такт, хорошо объяснял К. Д. Ушинский. Он говорил, что воспитатель-практик обязан иметь психологический такт. Без этого бесполезны его знания теории педагогики.

Такт основан на душевных качествах: терпение, доверие, отзывчивость, чуткость. Они помогают правильно понять ситуацию, разрешить назревший конфликт, подобрать верные слова и не ущемить чувство собственного достоинства собеседника.

Можно быть тактичным и бестактным. Пример тому – девочка Алиса. Она пытается вести светскую беседу и быть образцом порядочности, но ей это не удается.

Алиса в стране чудес попала в слезное море и заметила, что рядом кто-то барахтается. Оказалось, это мышь. Начав вести с ней светскую беседу, она заговорила о своей кошке, как она ловко ловит мышей. Но мышь обиделась. Тогда Алиса стала рассказывать о соседском фокстерьере и дошла до случая, когда он всех крыс и мышей переловил. На это мышь резонно заметила: «Вы просто бестактная девочка. Уплываю».

Рабочие циклы двигателей

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Работа двигателя внутреннего сгорания может быть представлена в виде систематически повторяющихся процессов, которые принято называть рабочими циклами. Рабочим циклом двигателя называется ряд последовательных, периодических повторяющихся процессов в цилиндрах, в результате которых тепловая энергия топлива преобразуется в механическую работу. При этом каждый полный рабочий цикл может быть разделен на одинаковые (повторяющиеся) части – такты.

Часть рабочего цикла, совершаемого за время движения поршня от одной мертвой точки до другой, т. е. за один ход поршня, называется тактом . Двигатели, рабочий цикл которых совершается за четыре хода поршня (два оборота коленчатого вала), называются четырехтактными. В головке блока цилиндров, над камерой сгорания (рис. 1) карбюраторного двигателя устанавливаются впускной 4 и выпускной 6 клапаны, управляемые газораспределительным механизмом, а также свеча зажигания 5.

Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного двигателя состоит из последовательных тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска.

Такт впуска

В результате вращения коленчатого вала при пуске двигателя (вручную или с помощью специального устройства – например, заводной рукоятки или электродвигателя – стартера) поршень совершает движение от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ). При этом впускной клапан 4 открыт, а выпускной клапан 6 закрыт. Так как объем цилиндра при движении поршня вниз (к НМТ) быстро увеличивается, давление над поршнем уменьшается до 0,07. 0,09 МПа, т. е. внутри цилиндра создается вакуум – избыточное разрежение. Впускной клапан 3 сообщается со специальным устройством – карбюратором, который приготавливает горючую смесь из топлива и воздуха. Вследствие разности давлений в карбюраторе и цилиндре горючая смесь всасывается через открытый впускной клапан в цилиндр двигателя.

Если двигатель уже работает, то горючая смесь, попадая в цилиндр из карбюратора, смешивается с остаточными продуктами сгорания от предыдущего цикла, и образует рабочую смесь. Смешиваясь с остаточными продуктами сгорания и соприкасаясь с нагретыми деталями цилиндра, рабочая смесь нагревается до температуры 75. 125 ˚С.

Такт сжатия

При подходе поршня к НМТ впускной клапан закрывается. Далее поршень начинает перемещаться вверх (к ВМТ), сжимая смесь воздуха, топлива и остаточных продуктов сгорания, которые не были удалены из цилиндра при выпуске. При движении поршня от НМТ к ВМТ вследствие сокращения объема цилиндра при закрытых клапанах повышаются давление, при этом возрастает температура рабочей смеси (в соответствии с законом Гей-Люссака). В конце такта сжатия давление внутри цилиндра повышается до 0,9…1,5 МПа, а температура смеси достигает 270-480 ˚С. В этот момент к электродам свечи зажигания 5 подводится высокое напряжение, которые вызывает между ними искровой разряд, результате чего рабочая смесь воспламеняется и сгорает. В процессе сгорания топлива выделяется большое количество теплоты, из-за чего температура газов (продуктов сгорания) повышается до 2200-2500 ˚С, и давление внутри цилиндра достигает 3,0…4,5 МПа. Газы начинают расширяться, перемещая поршень вниз, к НМТ.

Будет полезно: Как определить наружную сторону шины?

Такт расширения (рабочий ход)

Под давлением расширяющихся газов поршень движется от ВМТ к НМТ (при этом оба клапана закрыты). В этот промежуток времени (такт) происходит преобразование тепловой энергии в полезную работу, поэтому ход поршня в такте расширения называют рабочим ходом. При движении поршня к НМТ объем цилиндра увеличивается, вследствие чего давление уменьшается до 0,3…0,4 МПа, а температура газов снижается до 900…1200 ˚С.

Такт выпуска

При подходе поршня к НМТ открывается выпускной клапан 6, в результате чего продукты сгорания рабочей смеси вырываются наружу из цилиндра. При дальнейшем вращении коленчатого вала поршень начинает перемещаться от НМТ к ВМТ. Выталкивая отработавшие газы через открытый выпускной клапан, выпускной канал 7 и выпускную трубу в окружающую среду. К концу такта выпуска давление в цилиндре составляет 0,11…0,12 МПа, а температура – 600…900 ˚С.

При подходе поршня к ВМТ выпускной клапан закрывается, впускной открывается и начинается такт впуска, дающий начало новому рабочему циклу.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

Рабочий цикл дизельного двигателя принципиально отличается от цикла карбюраторного двигателя тем, что рабочая смесь (смесь топлива, воздуха и остаточных продуктов сгорания) приготовляется внутри цилиндра, поскольку воздух подается в цилиндр отдельно, а топливо отдельно – через форсунку. В дизельном двигателе нет специального устройства для поджигания рабочей смеси – она самовозгорается в результате высокой степени сжатия. Т. е. в дизеле, в отличие от карбюраторного двигателя, через впускной клапан подается не горючая смесь, а атмосферный воздух, а топливо впрыскивается через форсунку в конце такта сжатия. В цилиндре, как и в случае с карбюраторным двигателем, остаются продукты сгорания рабочей смеси, которые не удалось удалить продувкой. Смесеобразование (перемешивание воздуха, топлива и остаточных продуктов сгорания) в дизеле протекает внутри цилиндра, что и обуславливает основные отличия череды тактов, составляющих рабочий цикл.

Высокая степень сжатия приводит к тому, что поступивший в цилиндр через впускной клапан воздух, смешивается с остаточными газами и раскаляется (в буквальном смысле этого слова) до высоких температур. И в это время в цилиндр впрыскивается топливо, которое вспыхивает и начинает гореть.

Рабочие процессы в дизельном двигателе протекают в следующей последовательности (рис. 2) :

Такт впуска

В период такта впуска поршень 2 движется от НМТ к ВМТ. При этом впускной клапан 5 открыт, выпускной клапан 6 закрыт. В цилиндре 7 из-за разности давлений в окружающей среде и в цилиндре в конце такта впуска возникает разрежение 0,08. 0,09 МПа, при этом температура внутри цилиндра не превышает 40…70 ˚С.

Такт сжатия

В процессе такта сжатия оба клапана закрыты. Поршень 2 движется от НМТ к ВМТ, сжимая смесь воздуха и отработавших газов. Давление в конце такта сжатия достигает 3…6 МПа, а температура – 450…650 ˚С (превышает температуру самовоспламенения топлива).

При подходе поршня к ВМТ, в цилиндр через форсунку 3 впрыскивается распыленное жидкое топливо. Топливо подается к форсунке (через трубку высокого давления) топливным насосом 1 высокого давления (ТНВД). Форсунка обеспечивает тонкое распыление топлива в сжатом воздухе. Распыленное топливо самовоспламеняется и сгорает. В результате сгорания температура в цилиндре достигает 1600…1900 ˚С, давление – 6…9 МПа.

Такт расширения (рабочий ход)

Из чего состоит двигатель

Чтобы понять принцип работы, познакомимся с основными составляющими движка:

  • блок цилиндров;
  • кривошипно-шатунный механизм (включает коленвал, поршни, шатуны) ‒ он необходим для преобразования поступательно-возвратных движений поршня во вращательное движение коленвала;
  • головка блока вместе с газораспределительным механизмом, который открывает впускные и выпускные клапаны, для того чтобы поступала рабочая смесь и выходили отработавшие газы. ГРМ может включать один или более распредвалов, которые состоят из кулачков для толкания клапанов, самих клапанов и клапанных пружин. Для стабильной работы четырехтактного движка существует ряд вспомогательных систем:
  • система зажигания ‒ для поджига горючей смеси в цилиндрах;
  • впускная система ‒ для подачи воздуха и рабочей смеси в цилиндр;
  • топливная система ‒ для непрерывной подачи топлива, получения смеси воздуха и горючего;
  • система смазки – для смазки трущихся деталей, а также одновременного удаления продуктов износа;
  • выхлопная система – для удаления отработанных газов из цилиндров, снижения токсичности выхлопа;
  • система охлаждения – для поддержки оптимальной температуры движка.

Какие процессы происходят в цилиндре двигателя

На автомобилях устанавливают поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых топливо сгорает внутри цилиндра. В основу их действия положено свойство газов расширяться при нагревании. Рассмотрим принцип устройства и работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а также его рабочие циклы.

🔧 Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным.

Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.

• Принцип работы ДВС (для просмотра нажмите на кнопку иллюстрации — Фото 2-5

Крайние положения поршня, при которых он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней и нижней «мертвыми» точками (ВМТ и НМТ). Подробнее в статье «как устроены бензиновые и дизельные двигатели».

Впуск. По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение, вследствие чего свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь.

Сжатие. После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются.

Расширение или рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал.

При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 — 0.75 МПа, а температура до 950 — 1200оС.

Выпуск. При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной газопровод.

🔧 Рабочий цикл четырехтактного дизеля

В отличие от бензинового двигателя, при такте «впуск» в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600оС. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

Впуск. При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздушного фильтра в цилиндр через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 — 0.095 МПа, а температура 40 — 60°С.

Сжатие. Поршень движется от НМТ к ВМТ; впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом.

Расширение или рабочий ход. Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6 — 9 МПа, а температура 1800 — 2000°С. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ в НМТ — происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3 — 0.5 МПа, а температура до 700 — 900оС.

Выпуск. Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11 — 0.12 МПа, а температура до 500-700оС. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

🔧 Принцип работы многоцилиндровых двигателей

На автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени).

Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы большинства четырехцилиндровых двигателей 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.

• Диаграмма работы двигателя по схеме 1-2-4-3 Фото 6

Многоцилиндровые двигатели бывают рядными и V-образными. В рядных двигателях цилиндры расположены вертикально, а в V-образных — под углом. Последние характеризуются меньшей габаритной длиной по сравнению с первыми. Современные восьмицилиндровые двигатели выполняют двухрядными с V-образным расположением цилиндров.

Цикл работы двигателя замкнутый. Возможна организация работы ДВС с кривошипно-шатунным механизмом по двух и четырехтактному циклу. Но подавляющее большинство автомобильных двигателей внутреннего сгорания работает по четырехтактному циклу. Рассмотрим, каким образом происходит эта работа.

Но для начала немного терминологии

Коленчатый вал вращается. Соединенный с ним поршень совершает в цилиндре движение вверх — вниз. Крайние положения поршня в цилиндре называют мёртвыми точками. Это верхняя мёртвая точка (сокращенно ВМТ) и нижняя мёртвая точка (НМТ).

Перемещение поршня от одного крайнего положения до другого называется тактом. Следовательно у четырехтактного двигателя цикл работы выполняется за четыре движения поршня вверх-вниз, что соответствует двум оборотам коленчатого вала.

Если умножить площадь торца (днища) поршня на расстояние между ВМТ и НМТ получим, так называемый, рабочий объем цилиндра, обозначаемый Vh.

Если умножить рабочий объем цилиндра на количество цилиндров в двигателе получается тот самый рабочий объем двигателя. Эта цифра в литрах всегда фигурирует среди технических параметров автомобиля. Многие автопроизводители гордо выносят эту цифру на шильдик, располагая его на задней части автомобиля (часто цифру привирают).

Цифра указывающая на рабочий объем двигателя

Объем над поршнем, когда он замер в ВМТ, называют объемом камеры сгорания (Vс). Именно в этом объеме начинается горение смеси паров топлива и воздуха. Сумма объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра называется полным объемом цилиндра :Va = Vh + Vс.

Следующий важный параметр двигателя, это геометрическая степень сжатия. Обозначается ε. Она показывает, во сколько раз изменяется объем над поршнем, когда он перемещается от НМТ к ВМТ, ε = Va/Vc. Чем больше ε, тем выше температура и давление в смеси газов над поршнем при приближении его к ВМТ. Повышение степени сжатия делает двигатель экономичнее и увеличивает его мощность.

Но величина ε зависит от топлива, на которое рассчитан двигатель. Для двигателя, работающего на бензине ε = 6 – 10, для газовых ε = 7 – 9, для дизельных ε = 15 – 20. Отсюда видно, почему бензиновый двигатель легко переоборудовать для работы на газе. У дизелей такое высокое значение ε необходимо для того, чтобы обеспечить самовоспламенение топлива.

Ну а теперь непосредственно о рабочем цикле

Первый такт цикла носит название «впуск». Поршень движется от ВМТ к НМТ. Впускной клапан открыт, и через него в цилиндр поступают пары бензина смешанные с воздухом, так называемая горючая смесь (у дизельного двигателя – чистый воздух).

Второй такт – сжатие. Клапаны закрыты. Поршень движется от НМТ к ВМТ, рабочая смесь (горючая смесь и остатки продуктов горения от предыдущего цикла) сжимается. Когда поршень приближается в ВМТ, у бензиновых двигателей между контактами свечи зажигания проскакивает электрическая искра для поджигания смеси.

Почему искра подается не в ВМТ, а раньше?

Дело в том, что перед началом горения должны пройти реакции, подготавливающие смесь к горению. Интенсивное горение смеси должно начаться только когда поршень достигнет ВМТ. Время на подготовительные реакции всегда одинаковое, а скорость перемещения поршня изменяется при изменении оборотов коленчатого вала. Поэтому приходиться изменять момент подачи искры, изменять, так называемый «угол опережения зажигания».

Меняется угол опережения зажигания

У дизельных двигателей при приближении поршня к ВМТ через специальную форсунку в надпоршневое пространство под высоким давлением впрыскивается топливо. Пока поршень дойдет до ВМТ, топливо должно испариться, перемешаться с воздухом, приготовиться к горению и начать гореть, когда поршень окажется в ВМТ.

Время на подготовку также постоянное, поэтому на высоких оборотах топливо впрыскивается раньше. Изменяется так называемый «угол опережения впрыска».

Третий такт – рабочий ход. Клапаны закрыты. Смесь интенсивно горит, её давление, и температура резко повышаются. Под действием давления поршень движется от ВМТ к НМТ и подталкивает коленчатый вал, подпитывая его энергией.

Четвертый такт – выпуск. Выпускной клапан открыт. Поршень движется от НМТ к ВМТ и отработанные газы выдавливаются из цилиндра.

Цикл закончился и начинается следующий. Следует заметить, что подпитка энергией коленчатого вала происходит только во время такта рабочего хода. Во время всех остальных тактов поршень перемещается (так называемые насосные ходы) за счет энергии, накопленной коленчатым валом от предыдущих рабочих циклов.

Как работает двигатель внутреннего сгорания — видео:

То есть в течение двух оборотов коленчатого вала подпитка его энергией происходит только пол-оборота. Это одна из причин невысокого коэффициента полезного действия четырехтактных двигателей.

Ответ.Процесс, происходящий в цилиндре двигателя за один ход поршня, называется тактом. Совокупность всех процессов, происходящих в цилиндре, т. е. впуск горючей смеси, сжатие ее, расширение газов при сгорании и выпуск продуктов сгорания, называется рабочим циклом.

Если рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала, то двигатель называется четырехтактным.

Впуск — первый такт (рисунок 1 а). Поршень перемещается вниз и, действуя подобно насосу, создает разрежение в цилиндре. Под влиянием разности давлений через открытый впускной кла­пан цилиндр заполняется чистым воздухом. Выпускной клапан закрыт. В конце такта закрывается и впускной клапан. К этому моменту давление в цилиндре составляет 0,08. 0,09 МПа, темпе­ратура — 30. 50°С

Сжатие второй такт (рисунок 1 б). Поршень, продолжая движение, перемещается вверх. Поскольку оба клапана закрыты, поршень сжимает воздух, температура которого растет. Благода­ря высокой степени сжатия давление в цилиндре повышается до 4 МПа, воздух нагревается до температуры 600°С. В конце такта сжатия через форсунку в мелкораспыленном состоянии в ци­линдр впрыскивается порция дизельного топлива. Мелкие части­цы топлива, соприкасаясь с нагретыми сжатым воздухом стенка­ми цилиндра, самовоспламеняются, большая их часть сгорает.

Расширение или рабочий ход — третий такт (рисунок 1 в). Поршень идет вниз. Во время этого такта топливо сгорает полно­стью. Оба клапана при рабочем ходе закрыты. Температура газов при сгорании достигает 2000°С, давление повышается до 8 МПа и более. Под большим давлением расширяющихся газов поршень перемещается вниз и передает воспринимаемое им усилие через шатун на коленчатый вал, заставляя его вращаться. Около ИМТ давление снижается до 0,4 МПа, температура до 700°С.

Выпуск- четвертый такт (рисунок 3 г). Поршень перемещается вверх, выпускной клапан открывается. Отработавшие газы сначала под действием избыточного давления, затем под действием поршня удаляются из цилиндра. Когда поршень находит­ся около ВМТ, выпускной клапан закрываемся, впускной открывается. Рабочий цикл повторяется.

Далее процессы, происходящие в цилиндре, повторяются в указанной последовательности. Рабочим является только один такт — расширение, впуск и сжатие являются подготовительными, а выпуск — заключительным тактами.

Что называют порядком работы цилиндров?

Ответ. Последовательностьчередования одноименных тактов в ци­линдрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы четырехцилиндровых отечественных тракторныхдвигателей 1-3-4-2. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре (рисунок 2). Определенная по­следовательность соблюдаетсяи в других многоцилиндровых двигателях, например в шестицилиндровом V-образном дизеле: 1-4-2-5-3-6

При выборе порядка работы двигателя конструкторы

стре­мятся равномерно распределить нагрузку на коленчатый вал. Зная порядок работы цилиндров двигателя, можно правильно присоединить топливо проводы к форсункам и отрегулировать клапаны.

Рисунок 2: а — схема четырехцилиндрового дизеля;

б — порядок работы четырехцилиндрового дизеля

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Десять различных режимов работы (цикл нагрузки) трехфазных асинхронных двигателей

Рабочий цикл двигателя / цикл нагрузки

Термин «режим работы» определяет цикл нагрузки, которому подвергается машина, включая, если применимо, запуск, электрическое торможение, нет — периоды обесточивания нагрузки и отдыха, включая их продолжительность и последовательность во времени. Работа, рассматриваемая как общий термин, например, может быть классифицирована как непрерывная работа, кратковременная работа или периодическая работа.

10 различных типов режима (цикл нагрузки) трехфазных асинхронных двигателей (фото предоставлено ABB)

Процентное соотношение между периодом нагрузки и общей продолжительностью рабочего цикла определяется коэффициентом длительности цикла. Покупатель несет ответственность за декларирование обязанности.

Если покупатель не декларирует пошлины, производитель должен исходить из того, что применяется режим работы S1 (режим непрерывной работы). Тип пошлины должен быть обозначен соответствующей аббревиатурой, и покупатель может описать тип пошлины на основе классификации в соответствии с указаниями, приведенными ниже.

Когда номинальные параметры присваиваются двигателю (значения, заявленные, как правило, изготовителем, для указанного рабочего состояния машины), производитель должен выбрать один из классов номинальных значений .Если обозначение не дано, применяется рейтинг, относящийся к продолжительному режиму работы.

В соответствии с классификацией Std. В IEC 60034-1 приведены некоторые указания относительно режимов работы, которые обычно рассматриваются как справочные для указания номинальных характеристик двигателя.


Непрерывный режим работы (тип S1)

Для двигателя, подходящего для этого режима работы, указывается номинальная мощность, при которой машина может работать в течение неограниченного периода времени.Этот класс рейтинга соответствует режиму работы, соответствующее сокращенное обозначение которого — S1 .

ОПРЕДЕЛЕНИЕ — Тип режима S1 можно определить как работу при постоянной нагрузке , поддерживаемой в течение достаточного времени, чтобы позволить машине достичь теплового равновесия .

Рисунок 1 — Непрерывный режим работы: Тип режима S1

Где: ΔT — Время, достаточное для того, чтобы машина достигла теплового равновесия

Вернуться к содержанию ↑


Кратковременный режим (тип S2)

Для Для двигателя, подходящего для этого режима работы, указывается номинальная мощность, при которой машина, запускаемая при температуре окружающей среды, может работать в течение ограниченного периода.Этот класс рейтинга соответствует режиму работы, соответствующее сокращенное обозначение которого — S2 .

ОПРЕДЕЛЕНИЕ — Тип режима S2 может быть определен как работа при постоянной нагрузке в течение заданного времени , меньшего, чем требуется для достижения теплового равновесия, за которым следует время обесточивания и покоя, достаточное для восстановления равновесие между температурой машины и температурой охлаждающей жидкости.

Полное обозначение представляет собой сокращенное обозначение типа режима, за которым следует указание продолжительности режима (S2 40 минут).

Рисунок 2 — Кратковременный режим: режим S2
  • ΔTc — Время работы при постоянной нагрузке
  • ΔT0 — Время без напряжения

Вернуться к содержанию ↑


Периодический режим (тип S3 -S8)

Для двигателя, подходящего для этого режима работы, указывается номинальная мощность, при которой машина может работать в последовательности рабочих циклов. При таком режиме работы цикл загрузки не позволяет машине достичь теплового равновесия.

Этот набор номиналов связан с определенным типом режима от S3 до S8 , а полное обозначение позволяет идентифицировать периодический режим работы.

Если не указано иное, продолжительность рабочего цикла должна составлять 10 минут, а коэффициент продолжительности цикла должен иметь одно из следующих значений: 15%, 25%, 40%, 60% .

Коэффициент продолжительности цикла определяется как , соотношение между периодом нагрузки, включая запуск и электрическое торможение, и продолжительностью рабочего цикла, выраженное в процентах .


Режим работы S3

(Прерывистый периодический режим)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ — Тип режима S3 определяется как последовательность идентичных рабочих циклов, каждый из которых включает время работы при постоянной нагрузке и время отключения и в покое . Вклад в повышение температуры, вносимый начальной фазой, незначителен.

Полное обозначение представляет собой аббревиатуру режима работы с последующим указанием коэффициента продолжительности цикла ( S3 30% ).

Рисунок 3 — Прерывистый периодический режим: Тип режима S3
  • ΔTc — Время работы при постоянной нагрузке
  • ΔT0 — Время без напряжения и в состоянии покоя
  • Коэффициент продолжительности цикла = ΔTc / T

Вернуться к содержанию ↑


Тип режима S4

(Прерывистый периодический режим с запуском)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ — Тип режима S4 определяется как последовательность идентичных рабочих циклов, каждый цикл включает в себя значительное время пуска, a время работы при постоянной нагрузке и время в обесточенном состоянии и в состоянии покоя.

Полное обозначение представляет собой аббревиатуру режима работы с указанием коэффициента продолжительности цикла, момента инерции двигателя J M и момента инерции нагрузки J L , оба относятся к валу двигателя (S4 20% J M = 0,15 кг м 2 J L = 0,7 кг м 2 ).

Рисунок 4 — Периодически кратковременный режим с запуском: Тип режима S4
  • ΔT * — Время пуска / разгона
  • ΔTc — Время работы при постоянной нагрузке
  • ΔT0 — Время отключения и покоя
  • Коэффициент продолжительности цикла = (ΔT * + ΔTc) / T

Вернуться к содержанию ↑


Режим работы S5

(Периодически кратковременный режим с электрическим торможением)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ — Тип режима S5 определяется как последовательность идентичных рабочих циклов, каждый цикл состоит из времени пуска, времени работы при постоянной нагрузке, времени электрического торможения и времени обесточивания и покоя.

Полное обозначение относится к режиму работы и дает такой же тип индикации, как и в предыдущем случае.

Рисунок 5 — Периодически кратковременный режим с электрическим торможением: Тип режима S5
  • ΔT * — Время пуска / разгона
  • ΔTc — Время работы при постоянной нагрузке
  • ΔTf — Время электрического торможения
  • ΔT0 — Время в обесточенном состоянии и в состоянии покоя
  • Коэффициент продолжительности цикла = (ΔT * + ΔTc + ΔTf) / T

Вернуться к содержанию ↑


Режим работы S6

(Непрерывный режим периодический режим)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ — Тип режима S6 определяется как последовательность идентичных рабочих циклов, каждый цикл состоит из времени работы при постоянной нагрузке и времени работы без нагрузки. Нет времени в обесточенном состоянии и в состоянии покоя.

Полное обозначение представляет собой аббревиатуру режима работы с последующим указанием коэффициента продолжительности цикла ( S6 30% ).

Рисунок 6 — Периодический режим непрерывной работы: Тип режима S6
  • ΔTc — Время работы при постоянной нагрузке
  • ΔT0 — Время работы без нагрузки
  • Коэффициент продолжительности цикла = ΔTc / ΔT0

Вернуться к содержанию ↑


Тип режима S7

(Непрерывный периодический режим с электрическим торможением)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ — Тип режима S7 определяется как последовательность идентичных рабочих циклов, каждый цикл состоит из запуска время, время работы при постоянной нагрузке и время электрического торможения. Нет времени в обесточенном состоянии и в состоянии покоя.

Полное обозначение представляет собой аббревиатуру режима работы с указанием момента инерции двигателя J M и момента инерции нагрузки J L ( S7 J M = 0,4 кг м 2 J L = 7,5 кг м 2 ).

Рисунок 7 — Периодический режим непрерывной работы с электрическим торможением: Тип режима S7
  • ΔT * — Время пуска / разгона
  • ΔTc — Время работы при постоянной нагрузке
  • ΔTf — Время электрического торможения
  • Коэффициент продолжительности цикла = 1

Вернуться к содержанию ↑


Тип режима S8

(Непрерывный периодический режим с соответствующей нагрузкой / скоростью)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ — Тип режима S8 определяется как последовательность идентичных рабочих циклов, каждый из которых состоит из времени работы при постоянной нагрузке, соответствующего заданной скорости вращения, за которым следует один или несколько периодов работы при других постоянных нагрузках, соответствующих разным скоростям вращения.

Нет времени в обесточенном состоянии и в состоянии покоя.

Полное обозначение представляет собой аббревиатуру режима работы с указанием момента инерции двигателя J M и момента инерции нагрузки J L вместе с нагрузкой, скоростью и коэффициент продолжительности цикла для каждого режима скорости ( S8 J M = 0,7 кг · м 2 J L = 8 кг · м 2 25 кВт 800 об / мин 25% 40 кВт 1250 об / мин 20% 25 кВт 1000 об / мин 55% ).

Рисунок 8 — Периодический режим непрерывной работы с соответствующей нагрузкой / скоростью: Тип режима S8
  • ΔT * — Время пуска / разгона
  • ΔTc1; ΔTc2; ΔTc3 — Время работы при постоянной нагрузке
  • ΔTf1; ΔTf2 — Время электрического торможения
  • Коэффициент продолжительности цикла = (ΔT * + ΔTc1) / T; (ΔTf1 + ΔTc2) / T; (ΔTf2 + ΔTc3) / T

Вернуться к содержанию ↑


Непериодический режим (тип S9)

Режим с непериодическими изменениями нагрузки и скорости

Для двигателя, подходящего для этого типа режима, рейтинг , при котором машина может эксплуатироваться непериодически, определен как .Этот класс рейтинга соответствует типу обязанности, соответствующая аббревиатура — S9.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ — Тип режима S9 определяется как режим, при котором обычно нагрузка и скорость изменяются непериодически в пределах допустимого рабочего диапазона. Эта функция включает часто возникающих перегрузок, которые могут значительно превышать эталонную нагрузку .

Рисунок 9 — Режим работы с непериодическими изменениями нагрузки и скорости: Тип режима S9
  • ΔT * — Время пуска / разгона
  • ΔTs — Время работы при перегрузке
  • ΔTc — Время работы при постоянной нагрузке
  • ΔTf — Время электрического торможение
  • ΔT0 — Время в обесточенном состоянии и в состоянии покоя

Вернуться к содержанию ↑


Режим работы с дискретными постоянными нагрузками и скоростями (тип S10)

Для двигателя, подходящего для этого типа режима, номинальная мощность, при которой машина может работать с определенным количеством дискретных нагрузок в течение достаточного времени, чтобы позволить машине достичь теплового равновесия.
Максимально допустимая нагрузка в течение одного цикла должна учитывать все части машины (систему изоляции, подшипники или другие части в отношении теплового расширения).

Максимальная нагрузка не должна превышать 1,15-кратное значение нагрузки для режима работы S1. Другие ограничения относительно максимальной нагрузки могут быть даны в виде пределов температуры обмотки. Минимальная нагрузка может иметь нулевое значение, когда машина работает без нагрузки или обесточена и находится в состоянии покоя.

Этот класс рейтинга соответствует режиму работы, соответствующее сокращенное обозначение которого — S10 .

ОПРЕДЕЛЕНИЕ — Тип режима S10 определяется как работа, характеризующаяся определенным количеством дискретных значений нагрузки, поддерживаемых в течение достаточного времени, чтобы позволить машине достичь теплового равновесия. Минимальная нагрузка во время рабочего цикла может иметь значение , равное нулю, и иметь отношение к состоянию холостого хода или покоя .

Полное обозначение представляет собой сокращение типа режима, за которым следует , указывающее на единицу количества p / Δt для частичной нагрузки и ее продолжительность , а также указание на единицу количества T L , которое представляет ожидаемый тепловой срок службы системы изоляции, связанный с ожидаемым тепловым сроком службы в случае режима работы S1 с номинальной мощностью, и величиной r , которая указывает нагрузку в течение некоторого времени в обесточенном состоянии и в состоянии покоя ( S10 p / Δt = 1.1 / 0,4; 1 / 0,3; 0,9 / 0,2; r / 0,1 T L = 0,6 ).

Рисунок 10 — Режим работы с дискретными постоянными нагрузками и скоростями: Тип режима S10

Где:

  • ΔΘ1; ΔΘ2; ΔΘ2 — Разница между повышением температуры обмотки при каждой из различных нагрузок в течение одного цикла и повышением температуры в зависимости от рабочего цикла S1 с эталонной нагрузкой
  • ΔΘref — Температура при эталонной нагрузке в зависимости от режима S1 t1; t2; t3; t4: время постоянной нагрузки в цикле P1; P2; P3; P4: время одного цикла нагрузки
    (Pref: справочная нагрузка в зависимости от режима работы S1)

Вернуться к содержанию ↑


Режим эквивалентной нагрузки

Для двигателя, подходящего для этого режима работы, номинальные значения, для целей испытаний, при которых машина может работать при постоянной нагрузке до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие, и что приводит к тому же повышению температуры обмотки статора, что и повышение средней температуры в течение одного цикла нагрузки указанного режима работы.

Этот класс номинальных значений, если применяется, соответствует режиму работы, обозначенному как «равный».

Вернуться к содержанию ↑

Ссылка // Трехфазные асинхронные двигатели Общие положения и предложения ABB по координации защитных устройств

4 типа рабочих циклов двигателя, которые должен знать каждый инженер

Что такое рабочие циклы двигателя?

При выборе двигателя важно учитывать требуемый рабочий цикл, чтобы двигатель соответствовал потребностям приложения.Это сообщение в блоге и прилагаемое к нему видео о световых табло предоставят базовое введение в рабочие циклы мотоциклов и некоторые из наиболее распространенных типов рабочих циклов. После того, как вы определили тип рабочего цикла (ов), в котором работает ваша машина, свяжитесь с нами, чтобы узнать, как мы можем найти лучшее решение для вашего конкретного применения.

Международная электротехническая комиссия (МЭК) определяет восемь классификаций рабочего цикла, которые сгруппированы по непрерывным, краткосрочным или периодическим циклам. Эти циклы относятся к последовательности и продолжительности во времени всех аспектов типичной операции, включая запуск, работу без нагрузки, работу с полной нагрузкой, электрическое торможение и отдых.Эти операции рассматриваются по тому, как они влияют на температуру двигателя, чтобы определить, подходит ли выбранный двигатель для применения, требуется ли усиленное охлаждение, такое как вентилятор принудительной вентиляции, или нужно ли использовать совершенно новый двигатель.

# 1 Непрерывный режим (S1) ( Рис. 1 ) Рабочий цикл двигателя №1 — Непрерывный режим

Первым и самым простым типом рабочего цикла двигателя является непрерывный режим. Он также обозначается сокращенным названием S1 duty (, рис. 1, ).В этом типе работы двигатель работает с постоянной нагрузкой в ​​течение достаточно длительного времени, чтобы достичь теплового равновесия. Это также предполагает, что запуск двигателя оказывает незначительное влияние на температуру двигателя. Примером работы S1 может быть вентилятор, который включается, а затем позволяет работать без остановок.

Преимущества непрерывных рабочих циклов включают эффективность, надежность и простоту. Поскольку двигатели, работающие в непрерывном режиме, позволяют температуре системы стабилизироваться, они обеспечивают надежную работу даже при близкой к номинальной мощности или при ее номинальной мощности.Циклы S1 идеальны для машин, которые должны работать стабильно и непрерывно в течение длительного времени. Типичные применения непрерывных рабочих циклов могут включать в себя эскалаторы, решения eMobility или даже упаковочное оборудование.

Как лидер в области технологий управления и автоматизации, KEB предлагает ряд гибких двигателей, способных работать стабильно и непрерывно, для удовлетворения потребностей вашего машиностроения.

# 2 Кратковременная работа (S2)

Второй тип рабочего цикла двигателя — кратковременный.Подобно непрерывному режиму, эта операция выполняется с постоянной нагрузкой. В отличие от непрерывного режима, он отключается до достижения теплового равновесия. Затем двигателю дают отдохнуть достаточно долго, чтобы он достиг температуры окружающей среды. Кратковременный режим обозначается S2, за которым следует количество минут в цикле (S2 30 минут).

Периодическая работа (S3-S8)

Периодический режим обозначается обозначениями S3-S8. К ним относятся циклы с отдыхом и без него, включающие запуск, электрическое торможение и / или изменение скорости / нагрузки.Во всех этих обозначениях различные операции цикла повторяются с течением времени, и двигатель не может достичь теплового равновесия.

Периодические рабочие циклы часто идеальны для машин с быстро меняющимися или непредсказуемыми требованиями к нагрузке, таких как подъемники, пробивные прессы, уплотнители или даже промышленные пилы и другое металлообрабатывающее оборудование. Эти машины могут изменять нагрузку в течение нескольких секунд, что требует гибкого рабочего цикла двигателя, который может выдерживать эти периодические операции без остановки или перегрева.KEB предлагает множество адаптируемых двигателей, которые предлагают непревзойденную обратную связь и варианты торможения, соответствующие вашим уникальным потребностям.

# 3 Прерывистый периодический режим (S3)

Прерывисто-периодический режим — это простейший вид периодического режима. Эта последовательность идентичных циклов содержит период постоянной нагрузки и период покоя. Это очень похоже на режим S2, но отличается тем, что он никогда не достигает температуры окружающей среды во время периода покоя.Этот рабочий цикл обозначается сокращенно как S3, за которым следует процент времени нахождения под нагрузкой (S3 xx%, где% = ∆ T c / T ). Примером прерывистого периодического режима может быть конвейер, который работает с постоянными интервалами с одинаковой загрузкой.

Благодаря своей уникальной природе, S3 сводит к минимуму нагрев и позволяет производителям инвестировать в двигатели меньшего размера, что приводит к значительной экономии средств и веса. Прерывистые периодические рабочие циклы можно использовать для множества приложений, включая оборудование для производства пластмасс, производство продуктов питания и напитков и многое другое.Упаковка также является распространенным вариантом использования для циклов S3, поскольку это приложение часто требует согласованных интервалов загрузки и выполнения.

# 4 Непрерывная работа с электрическим торможением (S7)

Последний пример рабочего цикла двигателя — непрерывная работа с электрическим торможением. Этот цикл включает в себя последовательность запуска, постоянной нагрузки и электрического торможения. К тому же во время операции нет времени на отдых. Этот тип рабочего цикла обозначается аббревиатурой S7, за которой следует момент инерции двигателя и нагрузки (J m и J L ).

Другие периодические рабочие циклы S4-S6 и S8-S9 аналогичны S3 и S7, но могут выполняться с или без отдыха, запуска, торможения и нагрузки.

Потенциальные области применения непрерывной работы с электрическим торможением могут включать прокатные или обжимные станы для производства стали, оборудование цепочки поставок при транспортировке материалов и даже некоторые медицинские технологии, в том числе прецизионные.

Инженеры по приложениям

KEB имеют многолетний опыт оказания помощи машиностроителям в оценке их идеального рабочего цикла для различных приложений.Мы можем предоставить широкий выбор гибких двигателей, в том числе надежные двигатели с тормозом, которые сочетают в себе лучшие в отрасли двигатели с мощными пружинными тормозами постоянного тока.

Заключение

При покупке двигателя важно учитывать требуемую работу и указывать рабочий цикл. Это гарантирует, что правильный двигатель будет выбран для приложения.

Для получения дополнительной информации о рабочих циклах двигателя и выбора двигателя, наиболее подходящего для вашего применения, свяжитесь с инженером по применению в KEB America сегодня.

Что такое рабочий цикл? | Fluke

Рабочий цикл — это отношение времени, в течение которого нагрузка или цепь находится во включенном состоянии, по сравнению с временем, в течение которого нагрузка или цепь выключены.

Рабочий цикл, иногда называемый «коэффициентом заполнения», выражается в процентах от времени включения. Рабочий цикл 60% — это сигнал, который включен 60% времени и выключен в остальных 40%.

Многие нагрузки быстро включаются и выключаются быстродействующим электронным переключателем, который точно регулирует выходную мощность нагрузки.Работа под нагрузкой — например, яркость лампы, мощность нагревательного элемента и магнитная сила катушки — может регулироваться рабочим циклом с помощью периодов времени включения и выключения или циклов в секунду.

Упрощенный рабочий цикл

Если на клапан подается импульсное включение с переменной длительностью (так называемая широтно-импульсная модуляция), рабочий цикл изменяется. Если он включен в течение 0,05 секунды в 0,1-секундном цикле, рабочий цикл топливной форсунки равен 50%. Если он включился в течение 0,09 секунды того же 0,1-секундного цикла, рабочий цикл топливной форсунки равен 90%.

Пример рабочего цикла

В автомобильной электронной системе впрыска топлива импульсы напряжения, подаваемые на соленоид клапана топливной форсунки, управляют клапаном топливной форсунки с фиксированной частотой 10 циклов в секунду или 10 Гц.

Широтно-импульсная модуляция позволяет точно регулировать подачу топлива в двигатель электроникой. Среднее значение напряжения для каждого рабочего цикла определяется длительностью включения импульса.

Соленоиды с рабочим циклом используют сигнал переменного рабочего цикла для изменения расхода или регулировки давления.Чем дольше соленоид остается открытым, тем больше создается поток и меньше давление. Эти соленоиды управляются либо подачей, либо с земли.

Что такое ширина импульса?

Ширина импульса — это фактическое время включения, измеряемое в миллисекундах. Время выключения не влияет на ширину импульса сигнала. Единственное измеряемое значение — это то, как долго сигнал находится в состоянии ВКЛ (с наземным управлением).

Ссылка: Принципы цифрового мультиметра Глена А. Мазура, American Technical Publishers.

Рабочий цикл

: что нужно знать — Блог

Непрерывный режим

Во время поиска электродвигателя для конкретного применения рабочий цикл обычно рассматривается как важный фактор при определении вашего окончательного выбора двигателя. Часто задают вопрос: «Будет ли это приложение требовать непрерывного рабочего цикла или прерывистого?» Другими словами, будет ли приложение марафонским, которое должно выдерживать длительное, непрерывное использование, или это будет скорее спринтерская разновидность, где потребуются только короткие интервалы работы?

Как показывает практика, приложение помещается в категорию непрерывного режима, когда требуется 20 или 30 минут работы без ограничений.Этот временной интервал зависит от области применения и может быть определен в соответствии с его номинальной нагрузкой — стандартом, с которым производитель двигателя может помочь, когда станут известны нагрузка, крутящий момент, скорость и другие переменные.

В целях дальнейшего расширения, хорошо отметить, что эта классификация непрерывного режима работы зависит от температуры — если непрерывный рабочий цикл составляет 20 минут, это означает, что для вашего приложения при номинальной нагрузке требуется 20 минут для достижения максимальной рабочей температуры. По сути, это время, которое требуется двигателю, чтобы достичь максимально возможной температуры и по-прежнему нормально работать.Чрезмерный нагрев может вызвать износ различных компонентов двигателя, а также снизить рабочие характеристики, такие как крутящий момент.

Если приложение требует непрерывной работы при заданной точке нагрузки, двигатель должен иметь возможность стабилизироваться при температуре в пределах своего номинального значения при непрерывной работе. Вообще говоря, объем двигателя пропорционален количеству тепла, которое может рассеиваться (конструкция вентилятора также имеет решающее значение для двигателей с вентиляцией).

«Вообще говоря, объем двигателя пропорционален количеству тепла, которое может рассеиваться (конструкция вентилятора также важна для двигателей с вентиляцией).”

Прерывистый режим

Как вы, наверное, догадались, прерывистые рабочие циклы — это когда работа происходит на интервальной основе. Двигатели не достигают своих верхних температурных точек, потому что они не работают достаточно долго, чтобы создавать и накапливать тепло, необходимое для значительного повышения температуры.

Таким образом, в основном, в приложениях с прерывистым режимом работы меньше рассеиваемого тепла, что приводит к экономии места, веса и затрат, поскольку обычно можно использовать двигатель меньшего размера.Например, в приложении, где требуется определенная точка скорости-момента, но рабочий цикл составляет 6 секунд каждую минуту, для приложения может работать двигатель меньшего размера по сравнению с двигателем, необходимым для непрерывной работы.

В результате рабочий цикл часто определяет требуемый размер двигателя для данного приложения.

Щелкните здесь, чтобы прочитать сообщение в нашем блоге о Поиск лучшего двигателя для работы в прерывистом режиме .

Groschopp Duty

При выборе двигателя с долей лошадиных сил клиенты обычно имеют скорость, крутящий момент и точку нагрузки, которую им необходимо обеспечить от двигателя.Это хорошая отправная точка и важный шаг в процессе выбора правильного двигателя для приложения. Однако рабочий цикл часто можно упустить, и в этом вам могут помочь ваши производители.

Согласно Международной электротехнической комиссии (МЭК) рабочий цикл можно разбить на восемь категорий, которые МЭК обозначила в следующей таблице.

Производители должны знать ваш рабочий цикл в дополнение к вашим требованиям к питанию.Однако вам не нужно знать, в какую из 8 категорий IEC он попадает; наша обученная команда Groschopp поможет вам выбрать подходящий для вас двигатель и обеспечит получение наиболее доступного двигателя для вашего приложения на основе предоставленной вами информации.

Groschopp имеет специальную программу, которая позволяет нам быстро находить конкретные рабочие циклы. Нам не нужно использовать уровни, потому что мы используем точные числа, чтобы обеспечить наилучшее соответствие клиентов.

40 Свода федеральных правил, § 1065.610 — Генерация рабочего цикла. | CFR | Закон США

В этом разделе описывается, как сгенерировать рабочие циклы, специфичные для вашего двигателя, на основе нормализованных рабочих циклов в части, устанавливающей стандарты. Во время испытания на выбросы используйте рабочий цикл, соответствующий вашему двигателю, чтобы управлять частотой вращения, крутящим моментом и мощностью двигателя, если применимо, с использованием динамометрического стенда двигателя и запроса оператора двигателя. В пункте (а) этого раздела описывается, как «нормализовать» карту вашего двигателя, чтобы определить максимальную испытательную скорость и крутящий момент для вашего двигателя.В оставшейся части этого раздела описывается, как использовать эти значения для «денормализации» рабочих циклов в стандартных частях, которые публикуются на нормализованной основе. Таким образом, термин «нормализованный» в параграфе (а) этого раздела относится к другим значениям, чем в остальной части раздела.

(a) Максимальная скорость тестирования, fntest. Этот раздел обычно применяется к рабочим циклам для двигателей с регулируемой частотой вращения. Для двигателей с постоянной частотой вращения, для которых используются рабочие циклы, которые определяют команды нормализованной скорости, используйте регулируемую скорость холостого хода в качестве измеренного fntest.Это самая высокая частота вращения двигателя, при которой двигатель выдает нулевой крутящий момент. Для двигателей с регулируемой частотой вращения определите fntest следующим образом:

(1) Разработайте измеренное значение для fntest следующим образом:

(i) Определите максимальную мощность Pmax из карты двигателя, созданной в соответствии с § 1065.510, и вычислите значение мощности, равное 98% от Pmax.

(ii) Определите самую низкую и самую высокую частоту вращения двигателя, соответствующую 98% от Pmax, с использованием линейной интерполяции и без экстраполяции, в зависимости от ситуации.

(iii) Определите частоту вращения двигателя, соответствующую максимальной мощности, fnPmax, путем вычисления среднего из двух значений скорости из параграфа (a) (1) (ii) этого раздела. Если есть только одна скорость, на которой мощность равна 98% от Pmax, возьмите fnPmax как скорость, при которой происходит Pmax.

(iv) Преобразуйте карту в нормализованную карту зависимости мощности от скорости, разделив параметры мощности на Pmax и разделив параметры скорости на fnPmax. Используйте следующее уравнение для вычисления количества, представляющего сумму квадратов нормализованной карты:

(v) Определите максимальное значение суммы квадратов карты и умножьте это значение на 0.98.

(vi) Определите самую низкую и самую высокую частоту вращения двигателя. соответствующему значению, вычисленному в параграфе (a) (1) (v) данного раздела, с использованием линейная интерполяция. Рассчитайте fntest как среднее из этих двух значений скорости. (viii) В следующем примере показано вычисление fntest: (fn1 = 2360, P1 = 223,1, fnnorm1 = 1,002, Pnorm1 = 0,967) (fn2 = 2364, P2 = 227,7, fnnorm2 = 1,004, Pnorm2 = 0,986) (fn3 = 2369, P3 = 230,0, fnnorm3 = 1,006, Pnorm3 = 0,994) (fn4 = 2374, P4 = 220,8, fnnorm4 = 1.008, Pnorm4 = 0,951) fntest = ((2360+ (2364−2360) · 0,98 · 230,0−223,1227,7−223,1) + (2369+ (2374−2369) · 0,98 · 230,0−230,0220,8−230,0)) 2 = 2363 + 23712 = 2367 об / мин Сумма квадратов = (1,0022 + 0,9672) = 1,94 Сумма квадратов = (1,0042 + 0,9862) = 1,98 Сумма квадратов = (1,0062 + 0,9942) = 2,00 Сумма квадратов = (1,0082 + 0,9512) = 1,92fnpmax = ((2360+ (2364-2360) · 0,98 · 2,0-1,941,98-1,94) + (2369+ (2374-2369) · 0,98 · 2,0-2,01,92-2,0)) 2 = 2363 + 23712 = 2367об / мин

(vi) Определите наименьшую и наибольшую частоту вращения двигателя, соответствующую значению, вычисленному в параграфе (a) (1) (v) этого раздела, используя при необходимости линейную интерполяцию.Рассчитайте fntest как среднее из этих двух значений скорости. Если есть только одна скорость, соответствующая значению, вычисленному в параграфе (a) (1) (v) этого раздела, возьмите fntest как скорость, при которой происходит максимум суммы квадратов.

(vii) Следующий пример иллюстрирует вычисление fntest:

Pмакс = 230,0

fntest = ((2360+ (2364-2360) · 0,98 · 2,0-1,941,98-1,94) + (2369+ (2374-2369) · 0,98 · 2,0-2,01,92-2,0)) 2 = 2362,0 + 2371,52 = 2366,8 r / minfnpmax = ((2360+ (2364−2360) · 0.98 · 230,0−222,5226,8−222,5) + (2369+ (2374−2369) · 0,98 · 230,0−228,6218,7−228,6)) 2 = 2362,7 + 2370,62 = 2366,7 об / мин

(2) Для двигателей с высокоскоростным регулятором, которые будут подвергаться эталонному рабочему циклу, который определяет нормированные скорости более 100%, рассчитайте альтернативную максимальную испытательную скорость, fntest, alt, как указано в этом параграфе (a) ( 2). Если fntest, alt меньше измеренной максимальной скорости тестирования, fntest, определенной в параграфе (a) (1) этого раздела, замените fntest на fntest, alt.В этом случае fntest, alt становится «максимальной испытательной скоростью» для этого двигателя для всех рабочих циклов. Обратите внимание, что § 1065.510 позволяет вам применять необязательную заявленную максимальную тестовую скорость к окончательной измеренной максимальной тестовой скорости, определенной как результат сравнения между fntest и fntest, alt в этом параграфе (a) (2). Определите fntest, alt следующим образом:

fntest, alt = fnhi, idle-fnidle% speedmax + fnidleEq. 1065.610-2

Пример:

fnhi, холостой ход = 2200 об / мин

fnidle = 800 об / мин

ϝntest, alt = 2200-8001.05 + 800

fntest, alt = 2133 об / мин

(3) Для двигателей с регулируемой частотой вращения преобразуйте нормированные скорости в исходные скорости в соответствии с параграфом (c) этого раздела, используя измеренную максимальную испытательную скорость, определенную в соответствии с параграфами (a) (1) и (2) этого раздела — или используйте заявленную вами максимальную тестовую скорость, как это разрешено в § 1065.510.

(4) Для двигателей с постоянной частотой вращения преобразуйте нормализованные скорости в исходные скорости в соответствии с параграфом (c) этого раздела, используя измеренную регулируемую скорость без нагрузки — или используйте заявленную вами максимальную испытательную скорость, как разрешено в § 1065.510.

(b) Максимальный крутящий момент при испытании, Ttest. Для двигателей с постоянной частотой вращения определите измеренное значение Ttest из карт крутящего момента и мощности в зависимости от скорости, созданных в соответствии с § 1065.510, следующим образом:

(1) Для двигателей с постоянной частотой вращения, отображаемых с использованием методов, описанных в § 1065.510 (d) (5) (i) или (ii), определите Ttest следующим образом:

(i) Определите максимальную мощность Pmax из карты двигателя, созданной в соответствии с § 1065.510, и вычислите значение мощности, равное 98% от Pmax.

(ii) Определите самую низкую и самую высокую частоту вращения двигателя, соответствующую 98% от Pmax, с использованием линейной интерполяции и без экстраполяции, в зависимости от ситуации.

(iii) Определите частоту вращения двигателя, соответствующую максимальной мощности, fnPmax, путем вычисления среднего из двух значений скорости из параграфа (a) (1) (ii) этого раздела. Если есть только одна скорость, на которой мощность равна 98% от Pmax, возьмите fnPmax как скорость, при которой происходит Pmax.

(iv) Преобразуйте карту в нормализованную карту зависимости мощности от скорости, разделив параметры мощности на Pmax и разделив параметры скорости на fnPmax. Используйте уравнение. 1065.610-1 для вычисления количества, представляющего сумму квадратов нормализованной карты.

(v) Определите максимальное значение суммы квадратов на карте и умножьте это значение на 0,98.

(vi) Определите наименьшую и наибольшую частоту вращения двигателя, соответствующую значению, вычисленному в параграфе (a) (1) (v) этого раздела, используя при необходимости линейную интерполяцию. Рассчитайте fntest как среднее из этих двух значений скорости. Если есть только одна скорость, соответствующая значению, вычисленному в параграфе (a) (1) (v) этого раздела, возьмите fntest как скорость, при которой происходит максимум суммы квадратов.

(vii) Измеренное значение Ttest — это отображаемый крутящий момент при fntest.

(2) Для двигателей с постоянной частотой вращения, использующих метод двухточечного сопоставления в § 1065.510 (d) (5) (iii), вы можете следовать параграфу (a) (1) этого раздела, чтобы определить измеренное значение Ttest, или вы может напрямую использовать измеренный крутящий момент второй точки в качестве измеренного Ttest.

(3) Преобразуйте нормированные крутящие моменты в исходные крутящие моменты в соответствии с параграфом (d) этого раздела, используя измеренный максимальный испытательный крутящий момент, определенный в соответствии с параграфом (b) (1) этого раздела, или используйте заявленный вами максимальный испытательный крутящий момент, если это допустимо. в § 1065.510.

(c) Создание значений опорной скорости на основе нормализованных скоростей рабочего цикла. Преобразуйте нормированные значения скорости в справочные значения следующим образом:

(1)% скорости. Если в нормированном рабочем цикле указаны значения скорости в%, используйте скорость холостого хода и максимальную испытательную скорость для преобразования рабочего цикла следующим образом:

fnref =% скорости × (fntest − fnidle) + fnidleEq. 1065.610-3

Пример:

% скорости = 85% = 0,85

fntest = 2364 об / мин

fnidle = 650 об / мин

fnref = 0.85 • (2364-650) + 650

fnref = 2107 об / мин

(2) скорости A, B и C. Если ваш нормализованный рабочий цикл определяет скорости как значения A, B или C, используйте кривую зависимости мощности от скорости, чтобы определить наименьшую скорость ниже максимальной мощности, при которой возникает 50% максимальной мощности. Обозначьте это значение как nlo. За nlo принимается скорость холостого хода при прогреве, если все точки мощности на скоростях ниже максимальной скорости превышают 50% максимальной мощности. Также определите максимальную скорость выше максимальной мощности, при которой достигается 70% максимальной мощности.Обозначим это значение как nhi. Если все точки мощности на скоростях, превышающих максимальную, превышают 70% максимальной мощности, за nhi принимается заявленная максимальная безопасная частота вращения двигателя или заявленная максимальная репрезентативная частота вращения двигателя, в зависимости от того, какое из значений ниже. Используйте nhi и nlo для вычисления опорных значений для скоростей A, B или C следующим образом:

fnrefA = 0,25 × (nhi − nlo) + nloEq. 1065.610-4

fnrefB = 0,50 × (nhi − nlo) + nloEq. 1065.610-5

fnrefC = 0,75 × (nhi − nlo) + nloEq. 1065.610-6

Пример:

nlo = 1005 об / мин

nhi = 2385 об / мин

fnrefA = 0.25 • (2385−1005) + 1005

fnrefB = 0,50 • (2385−1005) + 1005

fnrefC = 0,75 • (2385−1005) + 1005

fnrefA = 1350 об / мин

fnrefB = 1695 об / мин

fnrefC = 2040 об / мин

(3) Средняя скорость. На основе карты определите максимальный крутящий момент, Tmax, и соответствующую скорость, fnTmax, рассчитанную как среднее значение минимальной и максимальной скоростей, при которых крутящий момент равен 98% от Tmax. Используйте линейную интерполяцию между точками, чтобы определить скорости, при которых крутящий момент равен 98% от Tmax.Определите вашу эталонную промежуточную скорость как одно из следующих значений:

(i) fnTmax, если оно составляет от (60 до 75)% от максимальной тестовой скорости.

(ii) 60% максимальной тестовой скорости, если fnTmax меньше 60% максимальной тестовой скорости.

(iii) 75% максимальной тестовой скорости, если fnTmax больше 75% максимальной тестовой скорости.

(d) Создание опорных моментов из нормированных моментов рабочего цикла. Преобразуйте нормализованные крутящие моменты в эталонные крутящие моменты, используя карту максимального крутящего момента в зависимости от скорости.

(1) Контрольный крутящий момент для двигателей с регулируемой частотой вращения. Для данной точки скорости умножьте соответствующий% крутящего момента на максимальный крутящий момент на этой скорости в соответствии с вашей картой. Если ваш двигатель подчиняется эталонному рабочему циклу, который указывает отрицательные значения крутящего момента (т. Е. Двигатель работает), используйте отрицательный крутящий момент для этих точек движения (т. Е. Крутящий момент мотора). Если вы отображаете отрицательный крутящий момент, как разрешено в соответствии с § 1065.510 (c) (2), и срабатывает регулятор низкой скорости, что приводит к положительным крутящим моментам, вы можете заменить эти положительные отображенные моторные крутящие моменты отрицательными значениями между нулем и наибольшим отрицательным моторным крутящим моментом.Как для карт максимального, так и для моторного крутящего момента, линейно интерполируйте отображенные значения крутящего момента, чтобы определить крутящий момент между отображенными скоростями. Если эталонная скорость ниже минимальной заданной скорости (т. Е. 95% холостого хода или 95% минимальной требуемой скорости, в зависимости от того, что больше), используйте преобразованный крутящий момент при минимальной заданной скорости в качестве эталонного крутящего момента. Результатом является эталонный крутящий момент для каждой точки скорости.

(2) Контрольный крутящий момент для двигателей с постоянной частотой вращения. Умножьте значение крутящего момента в% на максимальный испытательный крутящий момент.Результатом является эталонный крутящий момент для каждой точки.

(3) Обязательные отклонения. Мы требуем следующих отклонений для двигателей с регулируемой частотой вращения, предназначенных в первую очередь для приведения в движение транспортного средства с автоматической коробкой передач, где этот двигатель подвергается переходному рабочему циклу с работой на холостом ходу. Эти отклонения предназначены для получения более представительного переходного рабочего цикла для этих приложений. Для установившихся рабочих циклов или переходных рабочих циклов без работы на холостом ходу требования этого параграфа (d) (3) не применяются.Точки холостого хода для установившихся рабочих циклов таких двигателей должны работать в условиях, имитирующих нейтраль или парковку трансмиссии. Вы можете разработать различные процедуры для регулировки CITT в зависимости от скорости в соответствии с хорошей инженерной оценкой.

(i) Скорость с нулевым процентом — это скорость холостого хода в прогретом состоянии, измеренная в соответствии с § 1065.510 (b) (6) с применением CITT, т. Е. Измеренная скорость холостого хода в прогретом состоянии в приводе.

(ii) Если цикл начинается с набора смежных точек холостого хода (скорость с нулевым процентом и крутящий момент с нулевым процентом), оставьте эталонный крутящий момент установленным на ноль для этого начального непрерывного сегмента холостого хода.Это означает работу на холостом ходу с трансмиссией в нейтральном или стояночном положении в начале переходного рабочего цикла после запуска двигателя. Если начальный сегмент холостого хода длится более 24 секунд, измените контрольные крутящие моменты для оставшихся точек холостого хода в начальном непрерывном сегменте холостого хода на CITT (т. Е. Измените точки холостого хода, соответствующие 25 секундам до конца начального сегмента холостого хода, на CITT). Это означает переключение трансмиссии на движение.

(iii) Для всех остальных точек холостого хода измените контрольный крутящий момент на CITT.Это означает, что трансмиссия работает в режиме привода.

(iv) Если двигатель предназначен в первую очередь для автоматических трансмиссий с функцией «Нейтраль-Когда-Стационар», которая автоматически переключает трансмиссию в нейтральное положение после остановки транспортного средства на определенное время и автоматически переключается на движение, когда оператор увеличивает нагрузку (т. Е. , нажимает педаль акселератора), измените опорный крутящий момент обратно на ноль для точек холостого хода в приводе после назначенного времени.

(v) Для всех точек с нормализованной скоростью, равной или ниже нуля процентов и опорным крутящим моментом от нуля до CITT, установите опорный крутящий момент на CITT.Это необходимо для обеспечения более плавного задания крутящего момента ниже холостого хода.

(vi) В отношении точек движения не вносить изменений.

(vii) Для последовательных точек с контрольным крутящим моментом от нуля до CITT, которые непосредственно следуют за точками холостого хода, измените их контрольные моменты на CITT. Это необходимо для обеспечения плавного перехода крутящего момента из режима холостого хода. Это не применяется, если используется функция «Нейтральное положение в неподвижном состоянии» и трансмиссия переключена в нейтральное положение.

(viii) Для последовательных точек с контрольным крутящим моментом от нуля до CITT, которые непосредственно предшествуют точкам холостого хода, измените их контрольные моменты на CITT.Это необходимо для обеспечения плавного перехода крутящего момента в режим холостого хода.

(4) Допустимые отклонения для любого двигателя. Если ваш двигатель не работает ниже определенного минимального крутящего момента в нормальных условиях эксплуатации, вы можете использовать заявленный минимальный крутящий момент в качестве эталонного значения вместо любого значения, денормализованного до меньшего, чем заявленное значение. Например, если ваш двигатель подключен к гидростатической трансмиссии и имеет минимальный крутящий момент, даже когда все приводные гидравлические приводы и двигатели неподвижны, а двигатель работает на холостом ходу, то вы можете вместо этого использовать этот заявленный минимальный крутящий момент в качестве эталонного значения крутящего момента. любого эталонного значения крутящего момента, созданного в соответствии с параграфом (d) (1) или (2) данного раздела, которое находится между нулем и заявленным минимальным крутящим моментом.

(e) Получение эталонных значений мощности из нормированных значений мощности рабочего цикла. Преобразуйте нормализованные значения мощности в значения эталонной скорости и мощности, используя карту зависимости максимальной мощности от скорости.

(1) Сначала преобразуйте нормированные значения скорости в значения эталонной скорости. Для заданной точки скорости умножьте соответствующий% мощности на отображаемую мощность при максимальной испытательной скорости, fntest, если иное не указано в части, устанавливающей стандарты. Результатом является эталонная мощность для каждой точки скорости, Pref.Преобразуйте эти эталонные мощности в соответствующие крутящие моменты для запроса оператора и управления динамометром, а также для проверки рабочего цикла согласно 1065.514. Используйте опорную скорость, связанную с каждой опорной точкой мощности для этого преобразования. Как и в случае с циклами, указанными с% крутящего момента, выполните линейную интерполяцию между этими эталонными значениями крутящего момента, полученными в циклах с% мощности.

(2) Допустимые отклонения для любого двигателя. Если ваш двигатель не работает ниже определенной мощности при нормальных условиях эксплуатации, вы можете использовать заявленную минимальную мощность в качестве эталонного значения вместо любого значения, денормализованного до меньшего, чем заявленное значение.Например, если ваш двигатель напрямую подключен к гребному винту, он может иметь минимальную мощность, называемую мощностью холостого хода. В этом случае вы можете использовать эту заявленную минимальную мощность в качестве эталонного значения мощности вместо любого эталонного значения мощности, созданного в соответствии с параграфом (e) (1) этого раздела, которое составляет от нуля до этой заявленной минимальной мощности.

[73 FR 37324, 30 июня 2008 г., с поправками, внесенными в 73 FR 59330, 8 октября 2008 г .; 75 FR 23045, 30 апреля 2010 г .; 76 FR 57453, 15 сентября 2011 г .; 78 FR 36398, 17 июня 2013 г .; 79 FR 23783, апр.28, 2014; 80 FR 9118, 19 февраля 2015 г .; 81 FR 74170, 25 октября 2016 г .; 86 FR 34555, 29 июня 2021 г.]

НОМИНАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ НАЗНАЧЕНИЯ МОРСКОГО ДВИГАТЕЛЯ

Понимание классификации номинальных характеристик судовых двигателей —

Лос-Анджелес, Калифорния — (30 апреля 2015 г.) Проще говоря, номинальные нагрузки определяют мощность и ожидаемые часы работы двигателя в год. Более конкретно, номинальная нагрузка для судовых двигателей — это мощность, доступная при нормальных переменных факторах электрической нагрузки в течение неограниченного количества часов в год в коммерческих приложениях.Выбор двигателя, подходящего для вашего морского применения, имеет важное значение для качественной работы и долговечности вашего двигателя.

Все производители судовых дизельных двигателей имеют систему классификации «рабочего цикла» со своей собственной терминологией. Однако все производители используют одни и те же 3 определяющих фактора для классификации каждой оценки; коэффициент нагрузки, типичные часы работы в год и типичные часы работы на полной мощности. Эти номинальные значения должны применяться на основе эксплуатации судна, типа конструкции лодки / корпуса и требований к мощности судового двигателя.Поскольку может применяться более одного рейтинга, мы предоставили список из 5 описаний должностных обязанностей, чтобы помочь вам определить, к какой категории подпадает ваша морская деятельность.

Непрерывный режим

  • Для использования в приложениях, требующих бесперебойного и неограниченного обслуживания на полной мощности.
  • Коэффициент нагрузки: от 80% до 100%
  • Обычные часы работы в год: от 5000 до 8000 часов
  • Типовые формы корпуса: водоизмещение
  • Типичные области применения: грузовые суда, буксиры, донные траулеры или глубоководные буксиры, земснаряды

для тяжелых условий эксплуатации

  • Для почти непрерывного использования в приложениях с переменной нагрузкой, где полная мощность ограничена 8 часами из каждых 10 часов работы.
  • Коэффициент нагрузки: от 40% до 80%
  • Типичная годовая наработка: от 3000 до 5000 часов
  • Типовые формы корпуса: водоизмещение
  • Типичные области применения: средневодные рыболовные траулеры, лодки с экипажем и вспомогательными судами, паромы, кошельковые сейнеры и буксирные лодки. Или вспомогательные приложения, такие как подруливающие устройства и грузовые насосы в динамическом позиционировании.

Средняя

  • Для умеренного использования в приложениях с переменной нагрузкой, когда полная мощность ограничена 6 часами из каждых 12 часов работы.
  • Коэффициент нагрузки: от 20% до 80%
  • Типичные часы работы в год: от 2000 до 4000 часов
  • Типовые формы корпуса: полуводоизмещение и водоизмещение
  • Типичные области применения: паромы, портовые буксиры, рыбацкие лодки (предназначенные для высоких скоростей), служебные лодки в открытом море, (не грузовые) водоизмещающие яхты или прибрежные грузовые суда для коротких рейсов.

Легкие

  • Для периодического использования в приложениях с переменной нагрузкой, когда полная мощность ограничена двумя часами из каждых восьми часов работы.
  • Коэффициент нагрузки: до 50%
  • Типичные часы работы в год: от 1000 до 3000 часов в год
  • Типовые формы корпуса: глиссирование и полуводоизмещение
  • Типичные области применения: морские патрульные катера, таможенные катера, полицейские катера, некоторые виды рыбной ловли без использования сетей, пожарные катера, военные и полицейские суда или портовые буксиры. Или вспомогательное оборудование, такое как аварийные пожарные насосы и гидроагрегаты.

Удовольствие от службы

  • Для нечастого использования в приложениях с переменной нагрузкой, когда полная мощность ограничена одним часом из каждых восьми часов работы.
  • Коэффициент нагрузки: до 30%
  • Обычное рабочее время в год: от 250 до 1000 часов
  • Типовые формы корпуса: строгание
  • Типичные области применения: прогулочные катера, портовые патрульные катера, портовые капитанские катера, некоторые рыболовные или патрульные катера, спортивные рыболовы, моторные яхты и круизеры.

Популярные модели судовых двигателей

  • CAT 3508, C175, C9 ACERT, CAT 3512C
  • МАК M20C, 32E, VM32C
  • Cummins NTA855, KTA19, KTA38, KTA50, QSK38, QSK60

Вы можете обнаружить, что ваши потребности подпадают под более чем один класс рейтинга в соответствии с этими общими рекомендациями.Однако у каждой морской операции есть свои уникальные требования к мощности. Если вы когда-либо сомневаетесь в том, какой тип двигателя вам нужен, вы всегда можете связаться со специалистом IMP по адресу [email protected], чтобы помочь вам выбрать лучший вариант для ваших нужд.

Двигатель непрерывного действия

| Классы дежурства

Двигатель непрерывного действия:

Существует два типа двигателей непрерывного действия — непрерывный режим при постоянной нагрузке и непрерывный режим с переменным циклом нагрузки.В первом случае крутящий момент нагрузки остается постоянным в течение достаточно длительного периода, обычно соответствующего кратной постоянной времени приводного двигателя. Поэтому приводной двигатель постоянно нагружается в течение достаточного количества времени, пока не достигнет теплового равновесия.

При движении с такой нагрузкой двигатель должен иметь мощность, достаточную, чтобы приводить его в движение без превышения указанной температуры. Номинальная мощность двигателя, выбранного для этой работы, называется номинальной мощностью в непрерывном режиме или проектной мощностью .Под номиналом двигателя в непрерывном режиме подразумевается максимальная нагрузка, которую двигатель может непрерывно передавать в течение определенного периода времени, не превышая повышения температуры. Также выбранный двигатель должен выдерживать кратковременные перегрузки. Поэтому выбранный двигатель иногда может иметь номинальные характеристики, немного превышающие мощность, требуемую нагрузкой.

Диаграмма нагрузки и кривая повышения температуры двигателя, выбранного для этой цели, показаны на рис. 5.5. Центробежные насосы, вентиляторы, конвейеры и компрессоры — это некоторые типы нагрузок, для которых требуется этот тип двигателя непрерывного действия при постоянной нагрузке.

Подбор двигателя для этого класса эксплуатации достаточно прост и понятен. Исходя из характеристик нагрузки или требований, можно определить входную мощность двигателя непрерывного действия, необходимую для механической нагрузки. Подходящий двигатель можно выбрать из каталога двигателей, производимых серийно. Их не нужно снова проверять на термическую стойкость или перегрузочную способность. Расчетный рейтинг обычно учитывает нагрев и повышение температуры, и двигатель обычно имеет кратковременную перегрузочную способность.

При выборе двигателя для этого режима работы необязательно уделять внимание нагреву, вызванному потерями при запуске, даже если они больше, чем потери при номинальной нагрузке. Это связано с тем, что двигатель не требует частого запуска. Он запускается только один раз в своем рабочем цикле, и потери при запуске не оказывают большого влияния на нагрев. Однако иногда может потребоваться проверить, имеет ли двигатель достаточный пусковой крутящий момент, если нагрузка имеет значительную инерцию.

Для большинства типов нагрузок, для которых известны крутящий момент и скорость, выходная мощность нагрузки

Если эффективность нагрузки и передачи равна мощности, потребляемой нагрузкой

В случае линейного движения мощность двигателя соответствует

.

где

F — сила нагрузки в кг

V — скорость движения в м / с

η — КПД

Используя эти выражения, определяется мощность двигателя.Например, мощность двигателя для лифта

.

2 в знаменателе получено за счет противовеса. Номинал мотора для помпы

где

ρ плотность перекачиваемой жидкости.

H напор, включающий всасывание, нагнетание, трение и скорость

Q подача насоса

η комбинированный КПД насоса и трансмиссии

Номинал двигателя вентилятора

где

Q объем воздуха в м 3 / с.

H давление воздуха в мм вод. Ст. Или кг / м 2

В зависимости от работы ведомой машины можно определить мощность приводного двигателя.

Непрерывный режим —V Пневматическая нагрузка

В этом режиме нагрузка не постоянна, а имеет несколько шагов в одном цикле. Этот цикл загрузки повторяется дольше. Если колебания нагрузки незначительны, из имеющегося каталога можно выбрать двигатель с максимальной номинальной нагрузкой.

Однако, если изменения в цикле нагрузки велики, машина подвергается постоянному изменению температуры. Однако после нескольких циклов работы выбранный двигатель может достичь установившегося значения. Включены тепловые расчеты двигателя. Подбор мотора по нагреву — задача достаточно сложная и непростая. Поэтому могут быть разработаны некоторые упрощенные критерии для выбора двигателя для этой работы.

Если для такого цикла нагрузки двигатель выбран в соответствии с наименьшей нагрузкой, он не сможет удовлетворительно управлять нагрузкой; Повышение температуры двигателя будет чрезмерно высоким, и он может не иметь достаточной мощности для работы с максимальной нагрузкой.Если двигатель выбирается в соответствии с максимальной нагрузкой, номинал ii становится завышенным и может иметь низкий КПД. Если это приводной двигатель переменного тока, то пл. тоже плохо. Мотор недогружен.

Выбор двигателя может быть основан на средней мощности или среднем токе. Вначале этот метод кажется применимым. Однако у него есть недостаток, заключающийся в том, что он не учитывает изменение потерь. Выбранный двигатель будет меньше для цикла нагрузки и недостаточной мощности. Это могло привести к повышению температуры из-за перегрузок, при которых увеличиваются потери.Это происходит при значительных колебаниях нагрузки. Этот метод может дать удовлетворительный двигатель, если колебания нагрузки относительно небольшие.

Однако метод, основанный на средних потерях двигателя за цикл нагрузки, кажется более подходящим для выбора двигателя для двигателя непрерывного действия с переменной нагрузкой. Двигатель, номинальные потери которого равны среднему значению потерь двигателя для переменного цикла нагрузки, выбирается для управления нагрузкой. В этом случае окончательное установившееся повышение температуры двигателя при переменной нагрузке такое же, как повышение температуры двигателя при постоянной нагрузке.Таким образом, двигатель работает с допустимым превышением температуры.

Выбор двигателя на основе средних потерь требует итерационной процедуры. Двигатель, потери которого при номинальной нагрузке равны или несколько превышают средние потери, подходит для этой работы. Однако можно ожидать, что двигатель будет иметь кратковременные пики температуры, и это не может быть очень вредным для срока службы двигателя. Метод не учитывает максимальное превышение температуры двигателя при переменной нагрузке.

Типичная диаграмма нагрузки для переменной нагрузки двигателя непрерывного действия показана на рис. 5.6. Следующие шаги связаны с выбором двигателя.

1. Определяется средняя мощность. Вышеизложенное показывает, что двигатель с таким рейтингом имеет недостаточную мощность. Поэтому из каталога выбирается двигатель, мощность которого на 15-30% выше среднего значения

.

2. Для нагрузок цикла нагрузки диаграмма потерь определяется с использованием кривой КПД двигателя.

3. Средние потери определяются по формуле

4. Эти потери сравниваются с номинальными потерями двигателя (W r ). Если W r равно или несколько больше W av , выбранный двигатель достаточно хорош. Если W r намного больше или меньше W av , вычисления повторяются для нового двигателя, пока не будет получен правильный двигатель.

5.Необходимо проверить перегрузочную способность двигателя. Если выбранный двигатель не удовлетворяет требованиям по перегрузке в соответствии с циклом нагрузки, может быть выбран двигатель большей мощности, требующий перегрузки. Основа отопления не принимается во внимание. Однако двигатель будет иметь номинальные тепловые характеристики.

Иногда удобнее основывать выбор двигателя на эквивалентном токе, крутящем моменте или мощности. Эти эквивалентные значения представляют собой среднеквадратичные значения.

В методе эквивалентного тока выбирается двигатель, номинальный ток которого равен действующему значению переменного тока цикла нагрузки.Предположим, что I eq — это номинальный ток такого двигателя. Потери двигателя при номинальной нагрузке

Когда двигатель работает в заданном цикле нагрузки с соответствующей диаграммой токовой нагрузки, как показано на рис. 5.7, потери, возникающие в двигателе с переменной нагрузкой, составляют

, которое после упрощения дает

Приравнивая эти средние потери двигателя к его номинальным потерям и упрощая, получаем

Иногда цикл нагрузки может иметь период отдыха.Если период отдыха очень большой, то I eq , определенный выше, находится на более высокой стороне. Следовательно, это необходимо учитывать при расчетах. Диаграмма нагрузки с периодом покоя показана на рис. 5.8. Эквивалентный ток для этого случая получается с помощью соотношения

, где r — коэффициент потерь W c / W r и

Если в цикле есть период автономной работы, эквивалентный ток может быть рассчитан с использованием соотношения

Где t o — период автономной работы.Видно, что выбранный двигатель будет иметь номинал, который находится между двумя описанными выше случаями.

Иногда нагрузки во время интервалов цикла не могут быть постоянными с помощью интегрирования. ∑I 2 k t k в приведенных выше уравнениях заменяется на

Если диаграмма нагрузки показывает произвольное изменение нагрузки во время интервалов, как показано на рис. 5.11, можно сделать какое-то приближение для получения эквивалентного тока.Схема может быть аппроксимирована прямоугольными фигурами. Расчет будет более точным, если диаграмму i 2 можно будет нарисовать до применения аппроксимации.

После определения эквивалентного тока выбирается двигатель, номинальный ток которого равен или немного больше этого значения.

Двигатель должен быть проверен на его перегрузочную способность, т.е. следует убедиться, что максимальная нагрузка в цикле меньше или равна допустимой перегрузке двигателя.Следовательно, у выбранного мотора должно быть

Если второе условие не выполняется, двигателя будет недостаточно для привода нагрузки. В этом случае двигатель большей мощности может быть выбран в соответствии с требуемой перегрузочной способностью согласно второму условию. Нет необходимости рассматривать основу нагрева, и машина будет недоиспользована в том, что касается тепловой мощности.

Метод эквивалентного тока дает правильный выбор, если скорость двигателя постоянна в течение рабочего цикла.Если скорость изменяется, на более низких скоростях охлаждения будет недостаточно в машинах с самоохлаждением, и двигатель может оказаться термически неэффективным для выполнения этой работы. При выборе двигателя, возможно, придется учитывать изменения скорости. Однако, если используется принудительная вентиляция, поправка на изменение скорости может не потребоваться. Этот метод также не применим к двигателям, у которых потери из-за скин-эффекта или по любой другой причине изменяются. Потери таких моторов резко меняются при пуске и торможении.Метод неприменим, если ставится под сомнение «постоянство» так называемых постоянных потерь.

Когда выбор двигателя основан на критерии эквивалентного крутящего момента, выбирается двигатель, номинальный крутящий момент которого равен (см. Рис. 5.12).

Если мы можем предположить, что крутящий момент на валу равен электромагнитному крутящему моменту, предположение неверно из-за крутящего момента трения или любого другого момента потери, двигатель может быть выбран так, чтобы его номинальный крутящий момент был больше, чем T eq соответственно.Выбор двигателя по этому критерию также предполагает постоянный магнитный поток в двигателе. В этом предположении крутящий момент будет прямо пропорционален току якоря. Кроме того, метод tfiis предполагает постоянство коэффициента мощности при всех нагрузках, если используются двигатели переменного тока. Этот метод не может быть применен к двигателям с переменным магнитным потоком, например, к последовательным двигателям или двигателям с короткозамкнутым ротором при пуске и торможении.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.