Рабочий цикл двигателя: Рабочий цикл четырехтактного и двухтактного двигателей: описание и принцип работы

Рабочий цикл четырехтактного двигателя — как это работает

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

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. В настоящее время двухтактные двигатели на автомобилях не применяют, а используют лишь на мотоциклах и как пусковые двигатели на тракторах. Это связано прежде всего с тем, что они имеют сравнительно высокий расход топлива и недостаточное наполнение горючей смеси из-за плохой очистки цилиндров от отработавших газов.

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 и выпуска. В карбюраторном четырехтактном одноцилиндровом двигателе рабочий цикл происходит следующим образом.

Такт впуска

Поршень находится в в.м.т. и по мере вращения коленчатого вала (за один его полуоборот) перемещается от в.м.т. к н.м.т. При этом впускной клапан открыт, а выпускной клапан закрыт. При движении поршня вниз объем над ним увеличивается, поэтому в цилиндре создается разряжение, равное 0,07—0,095 МПа, в результате чего свежий заряд горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной трубопровод в цилиндр. От соприкосновения свежего заряда с нагретыми деталями в конце такта впуска он имеет температуру

75—125 °С.

Степень заполнения цилиндра свежим зарядом характеризуется коэффициентом наполнения, который для высокооборотных карбюраторных двигателей находится в пределах 0,65—0,75. Чем выше коэффициент наполнения, тем большую мощность развивает двигатель.

Такт сжатия

После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. Впускной клапан закрывается, а выпускной закрыт. По мере сжатия горючей смеси температура и давление ее повышаются. В зависимости от степени сжатия давление в конце такта сжатия может составлять 0,8—1,5 МПа, а температура газов 300— 450 °С.

Такт расширения, или рабочий ход

В конце такта сжатия горючая смесь воспламеняется от электрической искры, возникающей между электродами свечи, и быстро сгорает, в результате чего температура и давление образующихся газов резко возрастают, поршень при этом перемещается от в.м.т. к н.м.т. Максимальное давление газов на поршень при сгорании для карбюраторных двигателей находится в пределах

3,5—5 МПа, а температура газов 2100—2400 °С.

При такте расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип передает вращение коленчатому валу. При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при этом такте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня давление в цилиндре снижается до 0,3—0,75 МПа, а температура — до 900—1200 °С.

Такт выпуска

Коленчатый вал через шатун перемещает поршень от н.м.т. к в.м.т. При этом выпускной клапан открыт и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной трубопровод. В начале процесса выпуска продуктов сгорания давление в цилиндре значительно выше атмосферного, но к концу такта оно падает до

0,105—0,120 МПа, а температура газов в начале такта выпуска составляет 750— 900 °С, понижаясь к его концу до 500—600 °С. Полностью очистить цилиндры двигателя от продуктов сгорания практически невозможно (слишком мало времени), поэтому при последующем впуске свежей горючей смеси она перемешивается с остаточными отработавшими газами и называется рабочей смесью.

Коэффициент остаточных газов характеризует степень загрязнения свежего заряда отработавшими газами и представляет собой отношение массы продуктов сгорания, оставшихся в цилиндре, к массе свежей горючей смеси. Для современных карбюраторных двигателей коэффициент остаточных газов находится в пределах 0,06—0,12. По отношению к рабочему ходу такты впуска, сжатия и выпуска являются вспомогательными.

Двухтактный двигатель – особенности работы

Весь цикл работы двухтактного двигателя происходит за один оборот коленвала. Это позволяет на выходе получать приблизительно в 1,4-1,8 раз большую мощность, с того же рабочего объема, имея те же самые обороты двигателя. Разумеется, коэффициент полезного действия у таких агрегатов значительно ниже, чем у тех же 4 тактных моделей. Это используется при создании тяжелых и низкооборотных двигателей судов. Здесь они напрямую соединяются с гребным валом. Нашли свое применение такие модели и в мотоциклах.

Это так же приводит к тому, что модели, работающие в 2 такта, очень сильно греются. Здесь выделятся большая тепловая энергия. В некоторых случаях приходится подключать к ним дополнительное охлаждение, чтобы агрегат всегда находился в работоспособном состоянии. Однако, можно выделить и плюс подобной технологии. Ввиду того, что работа поршня ограничивается 2 тактами, он совершает гораздо меньше движений за единицу времени, поэтому потери на трение минимальны. Это напрямую отражается на износе основных рабочих деталях двухтактного двигателя.

Еще одной актуальной проблемой для данной модели является тот факт, что постоянно нужно искать компромисс между потерями свежего заряда и качеством продувки.

Да, принцип работы заставляет ведущих инженеров и техников трудится над созданием универсальной системы, которая бы сводила к минимуму потери. 4 тактный двигатель вытесняет отработанные газы в тот момент, когда его поршень находится в верхней мертвой точке. Здесь ситуация коренным образом меняется. Вся отработка вылетает в трубу в тот момент, когда цилиндр практически полностью свободен, то есть этот процесс захватывает его объем полностью. Качество обдува играет в этом очень важную роль.

Именно поэтому не всегда удается разделить свежую рабочую смесь от выхлопных газов. В любом случае они будут смешиваться. Особенно отчетливо такая проблема выделяется у карбюраторных моделей моторов, которые напрямую подают готовое к работе горючее в цилиндр. Естественно, в данном случае стоит говорить о большем количестве используемого воздуха. Отсюда возникает необходимость применения сложных по структуре и составу воздушных фильтров. 4 тактный двигатель обделен этим недостатком.

Принцип работы данной модели двигателя говорит о том, что его применение может быть ограничено ввиду особенностей конструкции и большого количества потерь. Однако от 2 тактов еще никто не отказывается, создавая все больше устройств на его основе. Стоит отметить, что сегодня на рынке представлено множество различных механизмов, которые используют как 4 тактный двигатель внутреннего сгорания, так и двухтактный. Кстати, тот экземпляр, о котором мы решили поговорить сегодня, может иметь не только простейшее строение, в некоторых механизмах используются достаточно сложные его варианты.

Рабочий цикл двухтактного двигателя – достоинства и недостатки

Самое главное преимущество двухтактных двигателей – более высокая, по сравнению с четырехтактными, литровая мощность. Дело здесь в том, что при равном количестве цилиндров и количестве оборотов коленчатого вала в минуту, каждый цилиндр совершает рабочий ход вдвое чаще. При этом, за счет того, что фактический рабочий ход двухтактного двигателя короче (он укорочен за счет процессов газообмена), реально объем двигателя увеличивается на 50-60%.

Не менее важное преимущество – компактность. Благодаря этому качеству двухтактные двигатели нашли широкое применение не только в небольших транспортных средствах наподобие снегоходов, но и в садовой технике, а также инструментах (к примеру, в бензопилах). Кроме того, отсутствие газораспределительного механизма заметно делает конструкцию проще и дешевле в производстве. Есть у двухтактных ДВС и существенные недостатки. Они расходуют больше топлива впустую, так как при открытии выпускного окна в систему выхлопа попадает часть несгоревшей смеси. Система смазки классического двухтактного мотора крайне примитивна – бензин смешивается с маслом заранее, и оба эти вещества попадают в камеру сгорания одновременно. Обусловлено это тем, что организовать масляную ванну в картере невозможно – картер участвует в процессе газообмена.

В результате масло, не пошедшее на смазывания стенок цилиндра, сгорает вместе с топливом. Ресурс двухтактного двигателя также значительно меньше, главным образом, за счет высоких оборотов коленвала. По этой причине в двигателях этого типа применяется только специальное высококачественное масло, разработанное для применения в двухтактных двигателях. Экологические параметры также оставляют желать лучшего: в выхлопе, из-за особенностей газораспределения, содержится большое количество СО и СН.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Рабочие циклы ДВС.

Что такое рабочие циклы двигателя внутреннего сгорания — расскажем в этой сатье.

Что такое рабочие циклы? Это строгое последовательное выполнение тактов, они повторяются всеми цилиндрами двигателя с четкой периодичностью и являются составляющей частью цикла. Двигатели всех автомобилей сейчас четырехтактные. Значит один цикл, будет состоять из 4 тактов, а каждый из тактов выполняется за 1 ход поршня. Это может быть как крайнее верхнее, так и крайнее нижнее положение («мертвые» точки). Не будет лишним дополнить, что цикл в таком моторе совершается за 2 оборота коленвала.

Музыка или такты в двигателе:

• Впуск – здесь работа цикла начинается, когда поршень начинает движение вниз, создавая вакуум в цилиндре сверху поршня. Клапан впуска открывается и под действием силы всасывания в него всасывается порция топливной смеси. Если дополнительно установлен нагнетатель, то смесь будет подаваться под давлением.
• Сжатие – движение поршня в этом такте устремлено вверх. Клапана впуска и выпуска в этот момент закрыты, содержимое цилиндра сжимается. Во время сжатия смесь хорошо перемешивается и на пике сжатия запускается процесс воспламенения с помощью свечи зажигания. На свече зажигания генерируется высоковольтный электрический импульс. Получает его свеча от катушки зажигания. Для двигателя с четырьмя цилиндрами используют четыре свечи, по одной на каждый цилиндр. По аналогии в трех, шести, восьми, десяти и двенадцати цилиндровом двигателе.
• Рабочий ход – поршень опускается к нижней точке под огромным давлением увеличивающихся газов. В этот момент впускной и выпускной клапан остаются закрытыми. Коленчатый вал приводит в движение шатун, соединенный посредством поршневого пальца с поршнем.
• Выпуск – это конечный такт из всего рабочего цикла. По достижению поршнем крайней нижней точки он готов устремиться вверх. Под давлением эксцентрика распредвала клапан выпуска откроется, а поднимающийся поршень выдавливает отработанные газы, освобождая цилиндр. Отвод газов происходит очень быстро и только в момент достижения поршнем верхней крайней точки.

А затем весь процесс будет повторяться в такой же последовательности циклично, до того момента пока вы не выключите зажигание (нажмете кнопку EngineStart/Stop).

В заключении можно сказать, что в тактах двигателя нет ничего сложного. Достаточно попробовать визуализировать прочитанное и все вопросы, непонимания уйдут на второй план. Помните, что только в такте рабочего хода совершается полезная работа. Остальные являются сопутствующими или подготовительными. Так как запускаются за счет инерции маховика.

Рабочие циклы четырехтактного двигателя (видео):

 

 

Рабочие циклы четырёхтактных двигателей — MirMarine

Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из последовательно происходящих в цилиндре процессов: всасывания, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Часть рабочего цикла, протекающая за один ход поршня, называется тактом.

В зависимости от способа смесеобразования и сгорания топлива рабочие циклы подразделяются на циклы быстрого сгорания, или сгорания при V = const (бензиновые двигатели), циклы постепенного сгорания, или сгорания при p = const (компрессорные дизели) и циклы смешанного сгорания, или сгорания при V = const и p = const (бескомпрессорные дизели).

Так как на судах морского флота бензиновые двигатели практически не применяются (используются только в переносных мотопомпах), а постройка компрессорных дизелей прекращена в 30-х годах, индикаторные диаграммы этих циклов приведены на рисунке №7 без пояснений в тексте.

Схема работы четырехтактного дизеля и индикаторные диаграммы процессов цикла смешанного сгорания представлены на рисунке №8.

1 – процесс впуска начинается в точке т, т.е. когда поршень еще не дошел до в.м.т. В этот момент начинается открываться впускной клапан и воздух устремляется в цилиндр. По мере движения поршня к н.м.т. цилиндр наполняется воздухом. Однако к приходу поршня в н.м.т. впускной клапан еще открыт. Это объясняется тем, что при последующем движения поршня к в.м.т. давление в цилиндре какой-то период времени еще ниже атмосферного, благодаря чему впуск воздуха в цилиндр продолжается. Способствует этому и инерция потока воздуха, движущегося в цилиндр даже по достижении внутри него давления, близкого к атмосферному. Давление в процессе впуска Рa = 0,85 ÷ 0,9 бар, температура ta = 30 ÷50 °C. В точке n закрывается впускной клапан, и процесс впуска заканчивается.

2 – процесс сжатия начинается с момента закрытия впускного клапана и совершается по мере движения поршня к в.м.т. При этом повышаются давление и температура находящегося в цилиндре воздуха. В конце процесса в точке с давление достигает Рс = 35 ÷50 бар и температура tc = 500 ÷ 600 °C. Повышение температуры воздуха до такой величины обеспечивает самовоспламенение топлива, впрыскиваемого в этот момент в цилиндр.

3 – процессы сгорания и расширения. Сгорание топлива начинается при подходе поршня в в.м.т (точка с). Первая часть топлива сгорает быстро, практически при постоянном объеме (с — y), в результате чего резко возрастает давление в цилиндре. Остальное топливо сгорает при почти неизменном давлении в цилиндре (y — z). В точке z сгорание топлива заканчивается. В этот момент давление в цилиндре достигает Рz = 50 ÷ 65 бар и температура tz = 1400 ÷ 1600 °C. Образовавшиеся при сгорании топлива газы, обладающие значительной внутренней энергией, расширяются. В результате этого поршень перемешается к н.м.т., совершая рабочий ход.

4 — процесс выпуска начинается в момент начала открытия выпускного клапана (точка Ь). К этому времени давление в цилиндре понижается до Рn 2,5 ÷ 4,0 бар и температура до tB 600 ÷ 8000 °C. Начало выпуска до прихода поршня в Н. М. т. объясняется необходимостью обеспечить более полную очистку цилиндра от отработавших газов. Выпуск газов продолжается в течение всего хода поршня к в. М. т. И заканчивается после в. м. т. (точка 1).

Как видно из рисунка №8, от точки т до точки 1 открыты как выпускной, так и впускной клапаны. Это обеспечивает лучшую очистку камеры сгорания от отработавших газов за счет использования инерции потока и носит название перекрытия клапанов.

Похожие статьи

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Двигатели внутреннего сгорания отличаются друг от друга рабочим циклом,по которому они работают.

Рабочий цикл –это комплекс последовательных рабочих процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре при работе двигателя.

Рабочий процесс,происходящий в цилиндре за один ход поршня, называется тактом.

По числу тактов,составляющих рабочий цикл, двигатели делятся на два вида:

– четырехтактные,в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня,

– двухтактные,в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня.

На легковых автомобилях, как правило, применяются четырехтактныедвигатели, а на мотоциклах и моторных лодках – двухтактные.О путешествиях по водным просторам поговорим как-нибудь потом, а с четырьмя тактами работы автомобильного двигателя разберемся сейчас.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя состоит из следующих тактов:

– впуск горючей смеси,

– сжатие рабочей смеси,

– рабочий ход,

– выпуск отработавших газов.

Рис. 8. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя:а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

Первый такт – впуск горючей смеси(рис. 8а

).

Горючей смесьюназывается смесь мелко распыленного бензина с воздухом в определенной пропорции. Приготовлением смеси в двигателе занимается карбюратор или форсунка, о чем мы поговорим чуть позже. А пока следует знать, что соотношение бензина к воздуху примерно 1:15считается оптимальным для обеспечения нормального процесса сгорания.

При такте впуска поршень от верхней мертвой точки перемещается к нижней мертвой точке. Объем над поршнем увеличивается. Цилиндр заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан. Иными словами, поршень всасывает горючую смесь.

Впуск смеси продолжается до тех пор, пока поршень не дойдет до нижней мертвой точки. За первый такт работы двигателя кривошип коленчатого вала поворачивается на пол-оборота.

В процессе заполнения цилиндра горючаясмесь перемешивается с остатками отработавших газов и меняет свое название, теперь эта смесь называется рабочая.

Второй такт – сжатие рабочей смеси(рис. 8б

)
.
При такте сжатия поршень от нижней мертвой точки перемещается к верхней мертвой точке. Оба клапана плотно закрыты, поэтому рабочая смесь сжимается.

Из школьной физики всем известно, что при сжатии газов их температура повышается. Давление в цилиндре над поршнем в конце такта сжатия достигает 9–10 кг/см², а температура 300–400°С.

В заводской инструкции к автомобилю можно увидеть один из параметров двигателя с названием – «степень сжатия» (например 8,5). А что это такое?

Степень сжатияпоказывает, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания (Vn/Vc –см. рис. 7). У бензиновых двигателей в конце такта сжатия объем над поршнем уменьшается в 8–11 раз.

В процессе такта сжатия коленчатый вал двигателя поворачивается на очередные пол-оборота. От начала первого такта и до окончания второго, он повернется уже на один оборот.

Третий такт – рабочий ход(рис. 8в

)
.
Во время третьего такта происходит преобразование выделяемой при сгорании рабочей смеси энергии в механическую работу. Давление от расширяющихся газов передается на поршень и затем, через шатун и кривошип, на коленчатый вал.

Вот откуда берется та сила, которая заставляет вращаться коленчатый вал двигателя и, в конечном итоге, ведущие колеса автомобиля.

В самом конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры, проскакивающей между электродами свечи зажигания. В начале такта рабочего хода сгорающая смесь начинает активно расширяться. Поскольку впускной и выпускной клапаны все еще закрыты, то расширяющимся газам остается только один единственный выход – давить на подвижный поршень.

Под действием давления, достигающего величины 50 кг/см², поршень начинает перемещаться к нижней мертвой точке. При этом на всю площадь поршня давит сила в несколько тонн, которая через шатун передается на кривошип коленчатого вала, создавая крутящий момент.

При такте рабочего хода температура в цилиндре достигает более 2000 градусов.

Коленчатый вал при рабочем ходе делает очередные пол-оборота.

Четвертый такт – выпуск отработавших газов(рис. 8г

).

При движении поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке открывается выпускной клапан (впускной все еще закрыт), и отработавшие газы с огромной скоростью выбрасываются из цилиндра двигателя.

Вот почему слышен тот сильный грохот, когда по дороге движется автомобиль без глушителя, но об этом позже. А пока обратим внимание на коленчатый вал двигателя – при такте выпуска он делает еще пол-оборота. И всего, за четыре такта рабочего цикла, он сделал два полных оборота.

После такта выпуска начинается новый рабочий цикл, и все повторяется: впуск – сжатие – рабочий ход – выпуск… и так далее.

Теперь, интересно, кто из вас обратил внимание на то, что полезная механическая работа совершается одноцилиндровым двигателем только в течение одного такта – такта рабочего хода!Остальные три такта (выпуск, впуск и сжатие) являются лишь подготовительными и совершаются они за счет кинетической энергии вращающихся по инерции коленчатого вала и маховика.

Маховик(рис. 9)–это массивный металлический диск, который крепится на коленчатом валу двигателя. Во время рабочего хода поршень через шатун и кривошип раскручивает коленчатый вал двигателя, который передает маховику запас энергии вращения.

Рис. 9. Коленчатый вал двигателя с маховиком:1 –шатунная шейка; 2 – противовес; 3 – маховик с зубчатым венцом; 4 – коренная (опорная) шейка; 5 – коленчатый вал двигателя

Запасенная в массе маховика энергия вращения позволяет ему в обратном порядке через коленчатый вал, шатун и поршень осуществлять подготовительные такты рабочего цикла двигателя. Поршень движется вверх (при такте выпуска и сжатия) и вниз (при такте впуска) именно за счет отдаваемой маховиком энергии.

Если двигатель имеет несколько цилиндров, работающих в определенном порядке, то подготовительные такты в одних цилиндрах совершаются за счет энергии, развиваемой в других, ну и маховик, конечно, тоже помогает.

В детстве у вас наверняка была игрушка, которая называлась волчок. Вы раскручивали его энергией своей руки

(
рабочий ход
)
и радостно наблюдали за тем, как долго он вращается. Точно так же и массивный маховик двигателя – раскрутившись, он запасает энергию, но только значительно большую, чем детская игрушка, а затем эта энергия используется для перемещения поршня в подготовительных тактах.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

В отличие от карбюраторного двигателя в цилиндр дизеля воздух и топливо вводятся раздельно.

Такт впуска

Поршень движется от в.м.т. к н.м.т. (рисунок а), впускной клапан открыт, в цилиндр поступает воздух.

Такт сжатия

Оба клапана закрыты. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (рисунок б) и сжимает воздух. Вследствие большой степени сжатия (порядка 14…18) температура воздуха становится выше температуры самовоспламенения топлива.

Рисунок. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизеля: а — такт впуска; б — такт сжатия; в — такт расширения; г — такт выпуска

В конце такта сжатия при положении поршня, близком к в.м.т., в цилиндр через форсунку начинает впрыскиваться жидкое топливо. Устройство форсунки обеспечивает тонкое распыливание топлива в сжатом воздухе.

Топливо, впрыснутое в цилиндр, смешивается с нагретым воздухом и оставшимися газами, образуется рабочая смесь. Большая часть топлива воспламеняется и сгорает, давление и температура газов повышаются.

Такт расширения

Оба клапана закрыты. Поршень движется от в.м.т. к н.м.т. (рисунок в). В начале такта расширения сгорает остальная часть топлива.

Преимущества четырёхтактных двигателей:

В отличие от двухтактного двигателя, в котором смазка коленвала, подшипников коленвала, компрессионных колец, поршня, пальца поршня и цилиндра осуществляется благодаря добавлению масла в топливо; коленвал четырехтактного двигателя находится в масляной ванне. Благодаря этому нет необходимости смешивать бензин с маслом или доливать масло в специальный бачок. Достаточно залить чистый бензин в топливный бак и можно ехать, при этом отпадает необходимость покупки специального масла для 2-тактных двигателей.

Так же на зеркале поршня и стенках глушителя и выхлопной трубы образуется значительно меньше нагара. К тому же, в 2-тактном двигателе происходит выброс топливной смеси в выхлопную трубу, что объясняется его конструкцией.

Впуск

Итак, в камере сгорания силового агрегата циклы преобразований энергии начинаются с реакции горения топливной смеси. При этом поршень находится в самой верхней своей точке (положение ВМТ), а затем движется вниз. В результате в камере сгорания двигателя возникает разрежение. Под его воздействием горючая жидкость всасывает топливо. Впускной клапан при этом находится в открытом положении, а выпускной закрыт.

Когда поршень начинает движение вниз, то над ним увеличивается объем. Это и вызывает разрежение. Оно составляет примерно 0,071-0,093 МПа. Таким образом, в камеру сгорания попадает бензин. В инжекторных двигателях топливо впрыскивается форсункой. После поступления смеси в цилиндр ее температура может составлять 75 до 125 градусов.

Смотреть галерею

То, как сильно цилиндр будет заполнен топливной смесью, определяют по коэффициентам заполнения. Для двигателей с карбюраторной системой питания данный показатель составит от 0,64 до 0,74. Чем выше значение коэффициента, тем более мощный мотор.

Такт расширения газов в дизельном двигателе

Когда поршень дизельного двигателя еще не дошел до верхней точки примерно на 30 градусов по коленвалу, ТНВД через форсунку подает в цилиндр топливо под высоким давлением. Значение в 18 МПа необходимо, чтобы горючее могло тонко распыляться и распределиться по всему объему в цилиндре.

Смотреть галерею

Далее топливо под действием высоких температур воспламеняется и быстро сгорает. Поршень движется к нижней точке. Температура внутри цилиндра в этот момент составляет около 2000 градусов. К концу такта температура снижается.

От чего зависит мощность четырехтактного ДВС

Тут вроде бы всё ясно — мощность поршневого двигателя в основном определяется:

1. объёмом цилиндров;
2. степенью сжатия рабочей смеси;
3. частотой вращения.

Поднять мощность четырехтактного двигателя также можно повысив пропускную способность тактов всасывания и выхлопа, увеличив диаметр клапанов (особенно впускных).

Так же максимальная мощность получается при максимальном заполнении цилиндров, для этого используют турбины принудительной подкачки воздуха в цилиндр. В следствии чего повышается давление в цилиндре и соответственно КПД двигателя значительно возрастает.

Рекомендуем: Таблица вязкости моторного масла

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.

Порядок работы

Описанные этапы составляют рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя. Нужно понимать, что каких-либо строгих соответствий между тактами и процессами в поршневых двигателях нет. Это легко объяснить тем, что при эксплуатации силового агрегата фазы газораспределительного механизма и то, в каком состоянии находятся клапаны, будет накладываться на движения поршней в различных моторах совершенно по-разному.

В любом цилиндре рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя протекает именно таким образом. Каждая камера сгорания в двигателе нужна для вращения единственного коленчатого вала, воспринимающего усилие от поршней.

Это чередование называют порядком работы. Такой порядок задается на этапе конструирования силового агрегата через особенности распределительного и коленчатого валов. Он не изменяется в процессе эксплуатации механизма.

Реализация порядка работы осуществляется чередованием искр, которые поступают на свечи от системы зажигания. Так, четырехцилиндровый мотор может работать в следующих порядках – 1, 3, 4, 2 и 1, 2, 4, 3.

Смотреть галерею

Узнать порядок, в котором работают цилиндры двигателя, можно из инструкции к автомобилю. Иногда порядок работы указан на корпусе блока.

Вот как протекает рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя или любого другого. Система питания никак не влияет на принцип действия агрегата. Разница лишь в том, что карбюратор – это механическая система питания, имеющая определенные недостатки, а в случае с инжекторами этих недостатков в системе нет.

Недостатки четырёхтактных двигателей:

Все холостые ходы (впуск, сжатие, выпуск) совершаются за счёт кинетической энергии, запасённой кривошипно шатунным механизмом и связанными с ним деталями во время рабочего хода, в процессе которого химическая энергия топлива превращается в механическую энергию движущихся частей двигателя. Поскольку сгорание происходит в доли секунд, то оно сопровождается быстрым увеличением нагрузки на крышку (головку) цилиндра, поршень и другие детали двигателя внутреннего сгорания. Наличие такой нагрузки неизбежно приводит к необходимости увеличить массу движущихся деталей (для повышения прочности), что в свою очередь сопровождается ростом инерционных нагрузок на движущиеся детали.

Уступают по мощности двухтактным.

Рабочий ход

Это третий такт рабочего цикла четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. Он самый важный в работе силового агрегата. Именно на данном этапе работы двигателя энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую, заставляющую вращаться коленчатый вал.

Смотреть галерею

Когда поршень находится в позиции, близкой к ВМТ, еще в процессе сжатия топливная смесь принудительным образом воспламеняется от свечи зажигания двигателя. Топливный заряд сгорает очень быстро. Еще до начала этого такта сгоревшие газы имеют максимальное значение давления. Эти газы являются рабочим телом, сжатым в небольшом объеме камеры сгорания двигателя. Когда поршень начнет двигаться вниз, газы начинают интенсивно расширяться, высвобождая энергию.

Среди всех тактов рабочего цикла четырехцилиндрового двигателя именно этот самый полезный. Он функционирует на нагрузку агрегата. Только на этом этапе коленвал получает разгонное ускорение. Во всех прочих мотор не вырабатывает энергию, а потребляет ее от того же коленчатого вала.

Общее устройство и рабочий цикл двигателя

 

В двигателе внутреннего сгорания топливо сгорает непосредственно внутри цилиндров двигателя, и тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании, преобразуется в механическую работу.

Типы двигателей внутреннего сгорания >>

По рабочему процессу двигатели разделяются на четырех­тактные и двухтактные, а по способу приготовления го­рючей смеси и ее воспламенения на карбюраторные и ди­зельные.

Основной его частью является цилиндр с укрепленной на нем съемной головкой. Цилиндр и его головка имеют рубашку охлажде­ния, которая является составной частью системы охлаждения двига­теля. В резьбовое отверстие головки цилиндра ввернута свеча за­жигания, воспламеняющая смесь при помощи электрической искры. Внутри цилиндра помещен поршень, в верхней части которого уста­новлено несколько поршневых колец для уплотнения. С помощью поршневого пальца поршень шарнирно соединен с кривошипом колен­чатого вала, который вращается в подшипниках, установленных в верхней части картера. На заднем конце коленчатого вала укреплен ма­ховик, который служит для повышения равномерности вращения ко­ленчатого вала. В нижнюю часть картера (поддон) заливают масло для смазки трущихся деталей двигателя.

Приготовленная в карбюраторе смесь поступает в цилиндр через впускной клапан. Отработавшие газы удаляются в атмосферу через выпускной клапан. Клапаны открываются при набегании на тол­катели кулачков распределительного вала, который приводится во вращение от коленчатого вала распределительными шестернями. При сбегании кулачков клапаны закрываются под действием пружин.

Как видно из вышесказанного, двигатель состоит из кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, систем охлаж­дения, смазки, питания и зажигания.

Совокупность процессов, периодически повторяющихся в опре­деленной последовательности в цилиндре двигателя во время его ра­боты, называется рабочим циклом.

Карбюраторные двигатели автомобилей четырехтактные. В четы­рехтактном двигателе рабочий цикл совершается за четыре такта — впуск, сжатие, рабочий ход (сгорание и расширение) и выпуск.

Тактом называется процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня.

Ходом поршня называется путь, проходимый поршнем от одной мертвой точки до другой.

Мертвыми точками называются крайние верхние и нижние положения поршня. Верхняя мертвая точка сокращенно обоз­начается в. м. т., нижняя мертвая точка — н. м. т.

 

Рабочий объем цилиндра — объем, освобождаемый поршнем при движении от в. м. т. до н. м. т. Сумма рабочих объемов всех цилиндров называется литражом двигателя.

Объем камеры сгорания (ее иногда называют так­же камерой сжатия) — объем над поршнем, находящимся в в. м. т.

Полный объем цилиндра — рабочий объем цилиндра плюс объем камеры сгорания.

Степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия выражается отвлечен­ным числом, показывающим, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания.

Индикаторная мощность — мощность, развиваемая газами, расширяющимися в цилиндрах двигателя (без учета потерь).

Эффективная мощность — мощность, развиваемая на коленчатом валу двигателя. Такая мощность на 10 — 15% меньше инди­каторной за счет потерь на трение в двигателе и приведение в движе­ние всех вспомогательных механизмов.

Литровой мощностью называется наибольшая эффек­тивная мощность, получаемая с одного литра рабочего объема (лит­ража)цилиндров двигателя.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя протекает следующим образом:

1-й такт — впуск. При движении поршня от в. м.т.к.н.м.т. (вниз) в цилиндре за счет увеличения объема создается разрежение 0,8 — О,У кгс/см² , под действием которого из карбюратора через открывающийся впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь — смесь паров бензина с воздухом. В цилиндре горючая смесь смешивается с оставшимися в нем от предшествующего рабочего цикла отработавшими газами и образует рабочую смесь

2-й такт — сжатие. Поршень движется от н. м. т. к в. м. т. (вверх), при этом оба клапана закрыты. Так как объем в цилиндре уменьшается, происходит сжатие рабочей смеси в 6,5 — 6,7 раза;

3-й такт — рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой и быстро сгорает. При этом выделяется много тепла и газы, расширяясь, создают сильное давление на поршень, перемещая его вниз. Сила давления газов от поршня передается через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, образуя на нем определенный крутящий момент. Во время рабочего хода тепловая энергия преобразуется в механическую работу.

4-й такт — выпуск. После совершения полезной работы поршень движется от н.м.т.к.в.м.т. (вверх) и выталкивает отработавшие газы наружу через открывающийся выпускной клапан.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя >>

Для получения равномерного вращения коленчатого вала делают многоцилиндровые двигатели.

На изучаемых отечественных автобусах установлены восьмицилиндровые карбюраторные двигатели внутреннего сгорания. За два оборота коленчатого вала происходит восемь рабочих ходов.

Рабочий процесс дизельных двигателей отличается от рабочего процесса карбюраторных двигателей.

Если в цилиндры карбюраторных двигателей поступает горючая смесь, состоящая из паров топлива с воздухом, то в цилиндры дизельных двигателей поступает только воздух, который при высокой степени сжатия (16,5) приобретает температуру выше температуры самовоспламенения топлива; топливо впрыскивается в цилиндры под высоким давлением и самовоспламеняется без подачи искры.

Чередование тактов дизельных четырехтактных двигателей протекает в такой же последовательности, как и карбюраторных, но по­казатели давления и температуры другие. В этом можно убедиться при рассмотрении рабочего процесса дизельного четырехтактного двигателя.

Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя включает следующие такты.

Впуск — поршень перемещается вниз (от головки цилиндров). Впускной клапан открыт. Из выпускного трубопровода поступает чис­тый воздух. Давление в цилиндре в конце впуска 0,85 — 0,90 кн./см², температура 40 — 60° С.

Сжатие. Поршень перемещается вверх. Оба клапана закрыты. Происходит сжатие воздуха в 16 — 17 раз, давление возрастает до 40 — 42 кгс/см², температура до 740 — 800°С

Рабочий ход. В конце такта сжатия через форсунку под высоким давлением впрыскивается в мелкораспыленном состоянии тяжелое дизельное топливо. Под действием высокой температуры оно воспламеняется, выделяя большое количество тепла и создавая вы­сокое давление. Температура достигает 1800 — 2000° С, а давление 80 — 90 кгс/см².

Под действием давления газов поршень перемещается вниз и приводит во вращение коленчатый вал. В конце такта расширения давле­ние газов снижается до 2 — 4 кгс/см², температура до 800 — 1100° С.

Выпуск. При такте выпуска выпускной клапан открыт, поршень поднимается вверх и выталкивает газы из цилиндра. Давление к концу выпуска падает до 1,05 — 1,15 кгс/см², а температура до 200 — 300° С

При дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля >>

Для дизельного двигателя используют более тяжелое дешевое топливо. Недостатками дизельного двигателя являются: повышенный шум при работе, необходимая высокая точность приборов питания и увеличенная масса.

Работа многоцилиндровых двигателей и их показатели >>

Рабочий цикл двухтактного двигателя — Моряк

Рабочий цикл осуществляется за два хода поршня – за один оборот коленчатого вала и состоит из таких же процессов, что и рабочий цикл четырехтактного двигателя. Однако наполнение и выпуск являются не самостоятельными тактами, требующими двух ходов поршня, а совмещены – наполнение с тактом сжатия, а выпуск с тактом расширения. При этом выпуск газов из цилиндра осуществляется не выталкиванием их поршнем, а путем продувки цилиндра воздухом, подаваемым в него под давлением, создаваемым продувочным насосом или турбокомпрессором.

Первый такт (рис 1.2а) – вторая часть газообмена, сжатие воздуха, подача и воспламенение топлива. Поршень движется от НМТ к ВМТ, воздух, предварительно сжатый до давлений 0,14 – 0,18 МПа (при наличии продувочного насоса) и до 0,20-0,30 МПа(при наличии ГТК), из ресивера 4 через продувочные окна (щели) 1 поступает в цилиндр. Этот воздух вытесняет продукты сгорания, оставшиеся в цилиндре от предыдущего цикла, через выпускные окна или выпускные клапаны 2 в коллектор выпускных газов 3.

В момент закрытия продувочных и выпускных окон или клапанов (линия а’ сГ а) процесс газообмена заканчивается и начинается процесс сжатия (линия ас), который продолжается до прихода поршня в ВМТ. Параметры воздуха в конце сжатия (в точке С): P_с = 4 – 10 МПа и Т_с= 480- 900° С. В конце сжатия в цилиндр с опережением до прихода поршня в ВМТ (точка С) впрыскивается топливо, которое в районе ВМТ самовоспламеняется и далее сгорает.

Второй такт (рис 1.2 Ь) – сгорание топлива, расширение продуктов сгорания и первая часть газообмена. Под действием давления газов поршень движется вниз, совершая рабочий ход. В момент открытия выпускных окон или выпускного клапана 2 (в точке Ь) при угле Ф_0вып = 88 – 94° п.к.в. до НМТ (для выпускных окон Ф_0вып = 60 – 70° п.к.в. до НМТ) процесс расширения (линия zb) заканчивается и благодаря наличию положительной разницы давления между цилиндром и выпускным коллектором начинается процесс выпуска газов в коллектор. Из коллектора газы поступают в выпускную систему или при наличии ГТК – на привод газовой турбины. Параметры в конце расширения (в точке Ь): P_ь= 0,35 – 0,9 МПа; Т_Ь = 530 – 900° С; параметры в точке z: P_z= 9 -16 МПа и Tz = 900 – 2000° С.

После снижения давления в цилиндре до давления продувочного воздуха ps поршнем открываются продувочные окна (в точке d), начинается продувка цилиндра и наполнение его свежим воздухом (фаза Ф_о,пр). Продувка продолжается до прихода поршня в НМТ
(линия da’) и заканчивается при ходе поршня вверх (фаза Ф_з,пр) после закрытия продувочных окон (в точке d’) .

Из сравнения рабочих циклов 4-х и 2-х тактных дизелей следует, что при прочих равных условиях – размеры и число цилиндров, частота вращения, мощность двухтактного двигателя теоретически должна быть в 2 раза больше мощности четырехтактного двигателя. В действительности она больше в 1,6 – 1.8 раза, так как величина рабочего хода 2-х тактного двигателя меньше, т. к. его часть затрачивается на процессы газообмена. Более того, газообмен менее совершенен, так как его продолжительность составляет 120
– 140°п.к.в., в то время как в четырехтактном двигателе он занимает 2 хода поршня и составляет ориентировочно 480° п.к.в. Графическое изображение рабочего цикла, представляющее собой диаграмму изменения давления р в цилиндре в функции объема
или хода поршня называется нормальной индикаторной диаграммой (см. рис 1.1 г и рис 1.2 б). Такую диаграмму снимают на работающем дизеле с помощью специального прибора (механического или электронного), называемого индикатором. Для удобства
анализа нормальную диаграмму разворачивают по углу поворота вала и получают развернутую индикаторную диаграмму.

 

 

Рабочие циклы двигателей | ЖЕЛЕЗНЫЙ-КОНЬ.РФ

В четырёхтактном карбюраторном двигателе один такт приходится на каждый полуоборот, а за два оборота коленвала выполняется полный цикл работы.

В процессе движения поршня (4) [рис. 1, Б)] от в.м.т (верхней мертвой точки) к н.м.т. (нижней мёртвой точке) и открытом впускной клапане (6) происходит такт впуска, во время которого свежий заряд заполняет надпрошневой объём. Давление в цилиндре при этом равно 0,07-0,09 МПа, а температура смеси за счёт подогрева от стенок и остаточных газов достигает 70-100 град. Цельсия.

Рис. 1. Двигатель внутреннего сгорания.

А) – Основные сборочные единицы и размеры поршневого двигателя;

1) – Блок-картер с водяной рубашкой;

2) – Поршень с шатуном;

3) – Головка цилиндров с клапанами;

4) – Коленчатый вал;

5) – Поддон для масла;

6) – Пусковой электростартер;

d – Диаметр цилиндра;

r – Радиус кривошипа;

S – Ход поршня;

Рп, Рн, Рш, T, Z – силы, которые действуют в кривошипном механизме двигателя;

Б) – Рабочий цикл одноцилиндрового двигателя;

I – Такт впуска;

II – Такт сжатия;

III – Такт расширения;

IV – Такт выпуска;

1) – Цилиндр;

2) – Выпускная труба;

3) – Выпускной клапан;

4) – Поршень;

5) – Искровая свеча зажигания;

6) – Впускной клапан;

7) – Впускная труба;

8) – Карбюратор;

9) – Шатун;

10) – Коленчатый вал.

При обратном ходе поршня (когда закрыты оба клапана) происходит уменьшение объёма над поршнем – такт сжатия (заряд сжимается). В конце такта температура повышается до 300-400 град. Цельсия, а давление – до 0,7-1,2 МПа. После того как сжатая смесь воспламеняется, вблизи в.м.т. происходит увеличение температуры газов до 2500-2700 град. Цельсия, а давления до 3,5-4,5 МПа. Поршень движется к н.м.т. при закрытых клапанах, а работа расширения горячих газов передаётся коленвалу (рабочий ход). К концу расширения рабочих газов происходит снижение температуры до 1000-1200 град. Цельсия, а давления – до 0,3-0,4 МПа.

Такт выпуска осуществляется, когда поршень движется от н.м.т. к в.м.т. и открытом выпускном клапане (3) с вытеснением из цилиндра продуктов сгорания. В цилиндре температура понижается до 50-540 град. Цельсия, а давление – до 0,11-0,12 МПа.

Рабочий цикл дизельного двигателя отличается от карбюраторного раздельной подачей воздуха и топлива, а на такте сжатия в цилиндре находится только воздух, чьё давление достигает 3,5-4 МПа (температура 530-630 град. Цельсия), а впрыскивание топлива осуществляется в горячий (сжатый) воздух вблизи в.м.т.

В дизельных двигателях смесь воспламеняется не от искры, а от контакта горячих молекул воздуха (температура воздуха в значительной степени превышает температуру самовоспламенения топлива) с молекулами топлива.

Двухтактные двигатели изготавливаются двух типов:

1) – с внешним смесеобразованием;

2) – с внутренним смесеобразованием.

Простейшим двухтактным двигателем является одноцилиндровый двигатель с внешним смесеобразованием, у которого кривошипная камера также выполняет функцию предварительного компрессора. Данные двигатели называются двигателями с кривошипно-камерной продувкой [рис. 2, Б)]. В нем одновременно происходит пара процессов: один – над поршнем, а другой – под поршнем. В процессе движения к н.м.т. над поршнем происходит горение рабочей смеси (то есть рабочий ход), а под поршнем – сжатие. Впускные и выпускные продувочные окна открываются при приближении к нижней мёртвой точке, при этом надпоршневое пространство соединяется с кривошипной камерой и атмосферой, вследствие чего осуществляется выпуск газов, а цилиндр продувается и снова заполняется из кривошипной камеры свежей смесью. Этим процессом завершается первый такт.

Рис. 2. Двухтактный двигатель. Схема устройства и работы.

А) – Двухтактный карбюраторный двигатель;

1) – Канал, который идёт из кривошипной камеры;

2) – Продувочное окно;

3) – Поршень;

4) – Цилиндр;

5) – Свеча;

6) – Выпускное окно;

7) – Впускное окно;

8) – Карбюратор;

9) – Кривошипная камера;

Б) – Двухтактный дизельный двигатель;

1) – Продувочный насос;

2) – Кулачковый вал;

3) – Выпускной клапан;

4) – Продувочные окна.

При движении поршня к в.м.т. происходит второй такт: над поршнем – сжатие, а объём кривошипной камеры увеличивается и заполняется свежим зарядом (то есть происходит впуск).

Данные двигатели обладают невысокой степенью сжатия, а воспламенение в них горючей смеси выполняется, как и в четырёхтактных карбюраторных двигателях, от искры.

Использование в многоцилиндровых двигателях двухтактного цикла требует наличия нагнетателя (дополнительного компрессора), который необходим для продувки, а также заполнения цилиндров.

Дизельные двигатели также могут работать по двухтактному циклу, но ввиду того, что у них воспламенение топлива осуществляется от высокой температуры сжатого воздуха – в данном случае степень сжатия должна вдвое превышать степень сжатия карбюраторного двигателя, а топливо должно не всасываться, а впрыскиваться форсунками.

Схема двухтактного дизельного двигателя с принудительной прямой продувкой показана на [рис. 2, А)]. При рабочем ходе поршня вблизи н.м.т. открываются выпускные клапаны (3) и продувочные окна (4), выполняется очистка цилиндра от продуктов сгорания и его заполнение свежим зарядом воздуха.

В начале хода поршня к в.м.т. клапан и продувочные окна закрываются, осуществляется сжатие воздуха до 3,0-4,0 МПа.

Около в.м.т. в цилиндр впрыскивается топливо, где происходит его воспламенение и горение. Рабочий ход поршня аналогичен четырёхтактным двигателям.

17*

Похожие материалы:

(PDF) Получение типичного рабочего цикла двигателя из данных по вождению тяжелых транспортных средств

Y. H. Peng et al.

10.4236 / jtts.2017.74025 388 Journal of Transportation Technologies

5. Выводы

Метод разработки нормализованного переходного рабочего цикла двигателя

был разработан с использованием микротранспортов, извлеченных из данных, зарегистрированных в дорожных транспортных средствах.

автомобилей. Конкретные значения частоты вращения и крутящего момента двигателя были нормализованы

для всех точек выборки данных от различных двигателей, как определено в CFR

§86.1333-90. Метрики оценки для циклов микропутешествия и возможных циклов в

включали десять параметров, связанных с условиями работы двигателя. Эти показатели

были разработаны для оценки внутренних характеристик двигателя. Сравнивая

разработанных циклов с базовой поездкой, был получен репрезентативный цикл

с приемлемо низкой интегральной разницей. Таким образом, предполагалось, что предложенный подход

будет реалистичным представлением неоднородного поведения двигателя

для грузовиков, работающих в определенной области эксплуатации.Тем не менее, для проверки осуществимости и пригодности

, разработанный рабочий цикл двигателя должен быть выполнен на динамометрическом стенде двигателя

, а значения выбросов выхлопных газов и расхода топлива

в сравнении с реальными условиями.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Департамент энергетики

gy, Национальную лабораторию энергетических технологий (NETL), Стратегический центр нефти

и природного газа за поддержку в рамках гранта / контракта номер DE-FE0013689, контролируется

Mr.Билл Финчем. Авторы также хотели бы отметить программу технологических исследований Fuzhou Munici-

pal (2014-G-69) и программу улучшения исследований

для Университета Фучжоу (2014-XQ-15).

Справочная информация

[1] DieselNet. (2017) Циклы испытаний на выбросы.

https://www.dieselnet.com/standards/cycles/#us-ld

[2] Андреэ, М., Салемм, Г., Кумар, М. и Сан, З. (2012) Сертификация выбросов

транспортных циклов на основе испытательных циклов тяжелого двигателя.

SAE International

, 5,

299-309.

[3] Кнеза, М., Мунир, Т., Джереб, Б. и Куллинан, К. (2014) Оценка ездового цикла

для Целе и сравнение с другими европейскими городами.

Устойчивое развитие

Города и общество

, 11, 56-60. https://doi.org/10.1016/j.scs.2013.11.010

[4] Хо, С.Х., Вонг, Ю.Д. и Чанг, W.C. (2014) Разработка сингапурского ездового цикла

для легковых автомобилей для оценки расхода топлива и выбросов от транспортных средств.

Ат-

Мосферная среда

, 97, 353-362.

https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2014.08.042

[5] Wi, H., Park, J., Lee, J., Kim, W. and Kim, Y. (2009 г. ) Разработка городского автобуса

Цикл вождения в Сеуле на основе реальных моделей вождения городского автобуса.

SAE In-

международный

. https://doi.org/10.4271/2009-01-2914

[6] Ван, К., Хо, Х., Хе, К., Яо, З. и Чжан, К. (2008) Характеристика Ve —

hicle Образцы вождения и развитие ездовых циклов в китайских городах.

Транспортные исследования, часть D

:

Транспорт и окружающая среда

, 13, 289-297.

https://doi.org/10.1016/j.trd.2008.03.003

[7] Камбл, С.Х., Мэтью, Т.В. и Шарма, Г.К. (2009) Разработка реального мира

Получение репрезентативного рабочего цикла двигателя из данных о движении тяжелых транспортных средств на дорогах

Журнал транспортных технологий Том 07 No.04 (2017), Идентификатор статьи: 79479,14 стр.
10.4236 / jtts.2017.74025

Получение типичного рабочего цикла двигателя на основе данных о движении тяжелых транспортных средств

Юхуэй Пэн ¹ , Эндрю К. Никс ² , Хайлин Ли ² , Дерек Р. Джонсон ² , Роберт С. Хельцель ²

¹ Колледж машиностроения и автоматизации, Университет Фучжоу, Фучжоу, Китай

² Кафедра механической и аэрокосмической инженерии, Статлерский колледж инженерии и минеральных ресурсов, Университет Западной Вирджинии, Моргантаун, Западная Вирджиния, США

Авторские права © 2017, авторы и компания Scientific Research Publishing Inc.

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Поступила: 02.05.2017 г .; Принята в печать: 27 сентября 2017 г .; Опубликовано: 30 сентября 2017 г.

РЕФЕРАТ

Парк большегрузных автомобилей, занимающихся доставкой воды и песка, делает заметными проблемы с выбросами выхлопных газов и расходом топлива в процессе разработки сланцевого газа.Чтобы изучить возможность преобразования этих сверхмощных дизельных двигателей для работы на двухтопливном газо-дизельном топливе, необходим переходный рабочий цикл двигателя, представляющий реальные условия работы двигателя. В этой статье предлагается методология, и целевой рабочий цикл двигателя, составляющий 2231 секунду, разработан на основе дорожных данных, собранных с 11 дорожных самосвалов для перевозки песка и воды. О схожести неотъемлемых характеристик разработанного цикла и наблюдаемого базового маршрута свидетельствуют данные 2.05% ошибка стандартного отклонения и средних значений для нормализованных оборотов двигателя и крутящего момента двигателя. Наши результаты показывают, что предлагаемый подход, как ожидается, приведет к репрезентативному циклу работы двигателя большой мощности.

Ключевые слова:

Рабочие циклы двигателей, дорожные большегрузные автомобили, добыча сланцевого газа

1. Введение

В процессе разработки сланцевого газа сверхмощные дизельные двигатели широко используются для транспортировки материалов автомобильными грузовиками, буровыми установками, двигателями гидроразрыва пласта и другими приложениями.Расход дизельного топлива — одна из самых больших затрат при разработке сланцевого газа из-за этих первичных двигателей. Выбросы выхлопных газов этих обычных дизельных двигателей могут привести к негативным последствиям для окружающей среды и здоровья. Снижение затрат может быть достигнуто за счет преобразования этих двигателей для работы в двухтопливном режиме, работающем на природном газе и дизельном топливе. Чтобы измерить выбросы от дизельных и двухтопливных двигателей, лабораторные испытания проводятся на динамометрическом стенде двигателя в соответствии с установленным графиком испытаний. Рабочие циклы двигателя определяют экспериментальные результаты любого динамометрического испытания.Однако рабочий цикл двигателя, представляющий реальное рабочее состояние этих двигателей, не определен, и стандартные циклы сертификации могут не отражать эти условия. Из первичных двигателей, используемых при разработке сланцевого газа, условия работы грузовиков, связанных с доставкой воды и песка, являются наиболее сложными из-за переменной скорости и нагрузки этих внедорожных двигателей. Цель этой статьи — установить рабочий цикл двигателя, чтобы представить реальные условия работы двигателей в грузовых автомобилях на основе собранных дорожных данных.

Для оценки экономии топлива и выбросов выхлопных газов используются различные рабочие циклы шасси автомобиля и двигателя. Стандартные циклы широко применяются в динамометрических испытаниях шасси и стендовых испытаниях двигателей властями, производителями и владельцами автопарков для сертификации двигателей и выбросов транспортных средств. Для легковых автомобилей в Соединенных Штатах (США) обычно используемые стандартные ездовые циклы транспортных средств состоят из FTP72, FTP75, SFTP US06, SFTP SC03 и HWFET [1]. Для автомобилей большой грузоподъемности в США вместо динамометрических испытаний шасси в соответствии с федеральными правилами требуется только динамометрическое испытание двигателя в течение переходного цикла FTP для тяжелых условий эксплуатации.Стандартные циклы для динамометров шасси или двигателя позволяют сравнивать характеристики различных транспортных средств, однако они не обязательно отражают поведение всех реальных операций [2]. Поэтому исследования посвящены созданию репрезентативных ездовых циклов, показывающих работу транспортного средства в реальном мире для конкретных условий движения в определенной области. Например, ездовой цикл был разработан для оценки моделей вождения транспортных средств в словенском городе Целе и сравнивался с ездовыми циклами других городов Европы Kneza et al.[3]. Кроме того, изучаются различные методы разработки различных ездовых циклов для нескольких городов Азии [4] [5] [6] [7].

В отличие от разработки приводного цикла, существует ограниченная литература по разработке рабочего цикла двигателя, основанная на реальных условиях эксплуатации. В рамках нормативной программы Агентства по охране окружающей среды США (EPA), разработанной для разработки циклов сертификации выбросов выхлопных газов внедорожных дизельных двигателей мощностью более 37 кВт, были определены три рабочих цикла двигателя для сельскохозяйственного трактора, экскаватора-погрузчика и гусеничного трактора. трактора на основе реальных данных эксплуатации.Следует отметить, что относительное время, затраченное на эти действия для этих трех единиц внедорожной техники, предоставлено производителями оборудования [8]. Используемые данные о вождении 65 различных транспортных средств из Австралии, Европы, Японии и США были использованы в модели трансмиссии для преобразования всемирного переходного цикла транспортного средства (WTVC) в эталонный переходный цикл испытаний двигателя, называемый всемирным согласованным переходным циклом (ВСПЦ). ) Рабочей группой по проблемам энергии и загрязнения окружающей среды Европейской экономической комиссии ООН (ЕЭК ООН) [9].Исследовательская группа из Университета Западной Вирджинии (WVU) предложила четыре цикла испытаний двигателя: ползучесть, переходный, крейсерский и высокоскоростной для тяжелых дизельных двигателей, разработанных на основе собранных данных, в которых используется предварительно определенное шасси E-55/59 HHDDT. тестовый режим для моделирования работы HHDDT в Калифорнии [10] [11]. Точно так же Ульман [8] разработал цикл испытаний двигателя для тяжелых условий эксплуатации, характерный для режима непревышения на шоссе [12].

Процесс, используемый для разработки рабочего цикла двигателя на основе данных о движении по дорогам 11 грузовиков, используемых при разработке сланцевого газа, представлен в следующих разделах.В разделе 2 описывается система регистрации данных, разработанная для сбора широковещательной информации бортового блока управления двигателем (ЭБУ), такой как частота вращения двигателя, нагрузка, расход топлива, положение педали и другие соответствующие параметры. Кроме того, подробная методология и вся процедура создания целевого рабочего цикла двигателя продемонстрированы в Разделе 3. В Разделе 4 достигается конечный рабочий цикл двигателя и проводится статистический анализ на основе собранных реальных данных. Наконец, выводы этого расследования представлены в Разделе 5.

2. Сбор дорожных данных для большегрузных автомобилей

Процесс разработки репрезентативного рабочего цикла двигателя начался с записи реальных данных о вождении дорожных транспортных средств. Мини-логгеры J1939 компании HEM Data использовались для сбора данных для транспортных средств, участвующих в строительстве кустов скважин, вывозе воды и песка при разработке нетрадиционных скважин, как показано на Рисунке 1. Эти логгеры способны записывать параметры J1708 или J1939 вместе с Данные GPS.Семь компаний участвовали в усилиях; все они были расположены в областях Большого Марцелла и Сланца Утика Аппалачского бассейна. Их рабочие маршруты показаны на Рисунке 2. Сводная информация о типах транспортных средств и двигателей, зарегистрированных в этом исследовании, представлена ​​в Таблице 1. Следовательно, в общей сложности 11 транспортных средств были использованы для разработки дорожного цикла. Недействительные файлы данных, например, короткие (менее 30 минут) и не отображающие действия (припаркованные / обслуживаемые), были исключены. Данные за 600 часов считались достоверными и использовались для разработки цикла.

Рис. 2. Маршруты транспортных средств Марцелла и Ютики.

Таблица 1. В расследовании участвовали автомобили-тягачи для перевозки воды и песка.

3. Методика разработки рабочего цикла двигателя

3.1. Схема развития рабочего цикла двигателя

Весь процесс методологии, используемой для разработки репрезентативного рабочего цикла двигателя, представлен на блок-схеме, показанной на рисунке 3. Он включает:

・ Создание базы данных для хранения набора данных, состоящего из 45 поездок, выбранных из данных регистрации всех испытательных грузовиков, формирование базовой поездки на основе этого набора данных и создание показателей оценки рабочего цикла двигателя.

・ Сегментация каждой поездки на микротранспортах (всего 1973) и сжатие длительных микротранспортов в соответствующие микропоездки с

Рисунок 3. Блок-схема изменения рабочего цикла двигателя.

соответствующей длительности. Каждое микроотключение состоит из периода простоя и периода работы.

・ Количество (k) микротранспортов было выбрано в качестве «начальных» микротранспортов, которые имеют наименьшее расхождение по сравнению с базовым рейсом.Следовательно, k групп устанавливаются на основе кластеризации возможных членов группы из всех других микротранспортов (1973-k) для каждой группы путем сравнения разницы соответствующих характеристических значений между потенциальным микропутешествием и исходным микропутешествием.

・ Генерация возможных циклов из объединенных микротранспортов и вычисление интегральной разницы между каждым предполагаемым циклом и базовым отключением с использованием показателей оценки. Если ни один из циклов кандидатов не соответствовал критериям оценки, создавался новый цикл кандидатов.

・ Оптимизация целевого рабочего цикла двигателя с точки зрения характеристик данных переходного цикла тяжелого дизеля FTP. Следует отметить, что достигнутый рабочий цикл двигателя представляет собой пару графиков зависимости скорости вращения двигателя от времени и крутящего момента от времени.

3.2. Нормализация крутящего момента и частоты вращения двигателя

Как обсуждалось в Разделе 2, 11 грузовиков с 4 различными дизельными двигателями большой мощности были оснащены приборами для сбора данных. Чтобы определить целевой репрезентативный рабочий цикл двигателя, частота вращения и крутящий момент двигателя, наблюдаемые с ЭБУ для каждого грузовика, были нормализованы в соответствии с требованиями Свода федеральных правил (CFR) 40, часть 86 [13].% Скорости и% крутящего момента определяются уравнениями (1) и (2) [10].

% скорости = 100% * (фактическая скорость — скорость на холостом ходу) / (номинальная скорость — скорость на холостом ходу) . (1)

% крутящего момента r p m = 100% * (крутящий момент r p m фактический) / (крутящий момент r p m max) . (2)

Фактическая скорость двигателя, передаваемая блоком управления двигателем, была надежным и точным измерением для использования в% скорости [12]. С предоставлением данных о «номинальной скорости» получается значение% скорости для каждой точки данных.Ошибка в% скорости может быть связана со значением «скорости холостого хода на холостом ходу», которое здесь принимается как средняя частота вращения двигателя на холостом ходу. Поскольку оба параметра «Фактический двигатель — Процент крутящего момента (%)» и «Номинальное трение — Процент крутящего момента (%)», наблюдаемые в широковещательной информации ЭБУ, указаны как процент от эталонного крутящего момента двигателя в соответствии с определениями в SAEJ1939-71. , конкретное значение «Фактического крутящего момента» получается с помощью уравнения (3).

% крутящего момента r p m фактического = (% крутящего момента e n g -% крутящего момента f r i) * крутящего момента r e f .(3)

Следует отметить, что «Фактический двигатель — Процент крутящего момента (%)», «Номинальное трение — Процент крутящего момента (%)» и эталонный крутящий момент двигателя выражаются как% крутящего момента _eng ,% крутящего момента _fri и% крутящего момента _ref. соответственно. Используя кривые выступов двигателя (получен максимальный крутящий момент _{об / мин} ) и эталонные крутящие моменты двигателя, предлагаемые производителями, был рассчитан% крутящего момента _{об / мин} для каждой точки.

3.3. Рабочий цикл двигателя поколения

Чтобы оценить выбросы выхлопных газов и расход топлива испытываемых грузовиков, необходимо провести стендовые испытания двигателя в контролируемой лабораторной испытательной среде.Таким образом, был разработан типичный переходный рабочий цикл двигателя, полученный на основе данных, собранных на испытанных двигателях. В то же время для реализации предложенной методологии использовалась компьютерная программа, использующая Visual Basic и Microsoft SQL Server Database.

3.3.1. Строительство эталонной базовой поездки

Данные за двадцать дней были записаны с 11 проанализированных грузовиков, в результате получилось 500 файлов. Каждый файл определяется как отдельная поездка, и не все поездки принимаются из-за слишком короткой продолжительности или ограниченности действий.Наконец, набор данных, состоящий из 45 поездок с общим количеством точек данных 1 285 655 секунд и продолжительностью около 357 часов, был выбран вручную для формирования всей базовой поездки. Переменные времени, скорости автомобиля, частоты вращения двигателя, фактического крутящего момента в процентах двигателя (%) и номинального крутящего момента в процентах от трения (%), содержащиеся в файле, передаются в базу данных. Следует отметить, что точки с нулевой скоростью автомобиля и нулевой скоростью двигателя, подразумевающие выключение двигателя со статусом парковки, отфильтровываются.Кроме того, параметры Norm_ESpeed ​​(% нормализованной скорости двигателя), Norm_ETorque (% нормализованного крутящего момента), E_Accel (% ускорения скорости двигателя) и T_Accel (% ускорения крутящего момента двигателя) определяются и рассчитываются для каждой точки в соответствии с уравнениями (4) и (5).

E _ A c c e l = N o r m _ E S peed current — N o r m _ E Скорость предыдущая . (4)

T _ A c c e l = N o r m _ E крутящий момент ток — N o r m _ E крутящий момент предыдущий .(5)

3.3.2. Поколение Micro-Trip

Каждая поездка сегментирована на определенное количество микропутешествий, которое состоит из периода холостого хода двигателя и периода работы двигателя. Период холостого хода двигателя определялся точками данных, для которых скорость автомобиля была ниже 5 км / ч, а скорость двигателя была ниже средней скорости двигателя (E_Speedave) при нулевой скорости автомобиля. Значение E_Speedave было получено статистикой с учетом возможной перекачки для соответствующих поездок.Перекачивание выполнялось, когда двигатель приводит в действие устройство для перекачивания песка или воды, когда транспортное средство было неподвижно. Таким образом, из 45 индивидуальных поездок выделено 1973 микропутешествий.

Одно из ожиданий от целевого рабочего цикла двигателя заключалось в том, что он должен составлять не более 2400 секунд и состоять как минимум из восьми микротопков. Продолжительность самого длинного рейса ограничена 400 секундами, и любое микропутешествие продолжительностью более 270 секунд было сжато с учетом статистического значения Pnt_Idle (определение показано в нижеследующем абзаце).Это означает, что одна точка из нескольких последовательных точек должна быть выбрана для представления связанных точек. Поэтому был использован метод наименьших квадратов ошибок Norm_ESpeed ​​и Norm_ETorque, чтобы гарантировать, что характеристики нового микропутешествия лучше всего отражают исходное более длительное путешествие. Кроме того, метрики оценки для каждого микропутешествия включали следующие параметры:

1) Pnt_Idle, Процент простоя всего микропереключения (%)

а) P n t _ I d l e = 100 × (T всего — T операция) / T целиком

б) T _{целиком} : все время микропутешествия;

c) T _operation : время работы микровыключателя.

2) Pnt_Accel, Доля всего микропутешествия, связанного с ускорением двигателя (%)

d) Когда E_Accel> 1,8%, это означает, что частота вращения двигателя увеличивается более чем на 30 об / мин в секунду.

е) P n t _ A c c e l = 100 × T a c c e l / T операция

f) T _{ускорение} : общая продолжительность разгона двигателя для микротранспорта.

3) Pnt_Cruise, Часть всего микротрека при устойчивой работе двигателя (%)

г) Когда −1.8% ≤ E_Accel ≤ 1,8%, означает, что изменение частоты вращения двигателя составляет менее 30 об / мин в секунду.

ч) P n t _ C r u i s e = 100 × T крейсерский режим / T режим

i) T _круиз : общая продолжительность работы двигателя в крейсерском режиме для микропутешествия.

4) Ave_Accel, среднее значение E_Accel для режима ускорения, когда E_Accel> 1,8% (%)

5) Ave_Decel, среднее значение E_Accel для режима замедления, когда E_Accel <-1.8% (%)

6) Ave_Cruise, среднее значение E_Accel для крейсерского режима, когда -1,8% ≤ E_Accel ≤ 1,8% (%)

7) Ave_ESpeed, среднее значение нормализованной скорости вращения двигателя (Norm_ESpeed) за период работы для микротранспорта (%)

8) Ave_Torque, среднее значение нормализованного крутящего момента двигателя (Norm_Etorque) за период работы для микротрещины (%)

9) Dev_ESpeed, значение стандартного отклонения нормированной скорости вращения двигателя (Norm_ESpeed) для микропутешествия (%)

10) Dev_ETorque, значение стандартного отклонения нормализованного крутящего момента двигателя (Norm_Etorque) для микропереключения (%)

11) Ave_Difference, среднее значение соответствующей разницы в десяти параметрах между микропутешествием и базовым отключением.

а) A v e _ D i f f e r e n c e = (D i f f e r e n c e P n t _ i d l e + D i f f e r e n c e P n t _ a c c e l + L + D i f f e r e n c e D e v _ E t o r q u e) / 10

б) D i f f e r e n c e P n t _ i d l e = (P n t _ i d l e m i r c o _ t r i p — P n t _ i d l e b a s e _ t r i p) / P n t _ i d l e b a s e _ t r i p

3.3.3. Групповые микро поездки

Все микропутешествия 1973 г. были отсортированы в возрастающем порядке по значению Ave_Difference, что означает, что микропутешествия в верхнем положении имеют характеристики, близкие к характеристикам базового рейса. Таким образом, в качестве «исходных» микротучастков были выбраны k верхних микротранспортов. Посевное микропутешествие использовалось в качестве эталона для выбора других микропутешествий участников для создания соответствующей группы. Посевной микротрип для группы _i был отмечен как Seed _i . Затем были собраны микропутешествия участников для каждой группы из всех других микропутешествий (1973-k) путем сравнения разницы значений соответствующего параметра между микропутешествием-кандидатом и начальным микропутешествием, соответственно.Если все абсолютные сравнительные различия значений восьми параметров (включая Pnt_idle, Ave_Accel, Ave_Decel, Ave_Cruise, Ave_ESpeed, Ave_Torque, Dev_ESpeed ​​и Dev_ETorque) были ниже порогового значения ошибки, рассматриваемое микропутешествие было добавлено как член соответствующая группа. Например, микропутешествие MTrip _j считалось частью группы _i , если выполнялись следующие условия:

100% × абс (P n t _ i d l e j — P n t _ i d l e s e e d i) / P n t _ i d l e s e e d i ≤ Ошибка

100% × абс (A v e _ A c c e l j — A v e _ A c c e l s e e d i) / A v e _ A c c e l s e e d i ≤ Ошибка

100% × абс (A v e _ D e c e l j — A v e _ D e c e l s e e d i) / A v e _ D e c e l s e e d i ≤ Ошибка

100% × абс (D e v _ E T o r q u e j — D e v _ E T o r q u e s e e d i) / D e v _ E T o r q u e s e e d i ≤ Ошибка

Таким образом, все микротропы участников групп имели сходные характеристики посевного микротрипа.Если в группе i было n _i микротранспортов, то n _i было определено как количество микропутешествий для группы _i . Очевидно, что с увеличением значения ошибки больше микропутешествий будет сгруппировано в элементы, что приведет к увеличению затрат времени на вычисления. Количество параметров сравнения также влияет на размер членского состава для каждой группы.

3.3.4. Создание кандидатских циклов

Возможный цикл кандидатов состоял из k микротузов от разных групп.Каждое микропутешествие было выбрано из разных групп. Таким образом, количество возможных циклов составило n ₁ × n ₂ × n ₃ ×, ・ ・ ・, n _{k −1} × n _k . Для этого исследования значение k составляло восемь, а значения n ₁ , n ₂ , n ₃ , ・ ・ ・, n ₈ составляли 6, 3, 15, 1, 3, 5, 28 и 2. Общее количество возможных циклов-кандидатов составило 226 800, из которых был выбран наилучший репрезентативный целевой цикл.

Для каждого предполагаемого цикла и индивидуальной поездки показатели оценки устанавливались аналогично тем, которые определяли микротранспорта.

1) Pnt_Idle, Часть всего цикла, которая простаивает (%)

а) P n t _ I d l e = 100 × (I d l e _ T i m e 1 + I d l e _ T i m e 2 + ⋯ + I d l e _ T i m e k) / T t o t a l , где Idle_Time _k означает сумму времени периода простоя для микропереключения MTrip _k , а T _total означает общее время связанного цикла.

2) Pnt_Accel, Часть рабочего состояния, в котором наблюдается ускорение двигателя (%)

а) P n t _ A c c e l = 100 × (T a c c e l _ 1 + T a c c e l _ 2 + ⋯ + T a c c e l _ k) / T t o t a l , T _{Accel_k} — общее время разгона двигателя для микропутешествия MTrip _k .

3) Pnt_Cruise, Часть рабочего состояния, при котором двигатель работает стабильно (%)

а) P n t _ C r u i s e = 100 × (T c r u i s e _ 1 + T c r u i s e _ 2 + ⋯ + T c r u i s e _ k) / T t o t a l , T _{cruise_k} — общее время крейсерского режима двигателя для микропутешествия MTrip _k .

4) Ave_Accel, среднее значение E_Accel, когда E_Accel> 1,8% за весь цикл (%)

5) Ave_Decel, среднее значение E_Accel, когда E_Accel <-1.8% за весь цикл (%)

6) Ave_Cruise, среднее значение E_Accel, когда -1,8% ≤ E_Accel ≤ 1,8% за весь цикл (%)

7) Ave_ESpeed, среднее значение Norm_ESpeed ​​для периодов работы во всем цикле (%)

8) Ave_Torque, среднее значение Norm_Etorque за периоды работы во всем цикле (%)

9) Dev_ESpeed, значение стандартного отклонения Norm_ESpeed ​​для рабочих периодов всего цикла (%)

10) Dev_ETorque, значение стандартного отклонения Norm_Etorque для рабочих периодов всего цикла (%)

Десять параметров базовой поездки рассчитаны в предположении, что базовая поездка была конкретной поездкой, содержащей 1973 микропутешествия.Наконец, интегрированная разница (обозначенная как Int_Difference) каждого цикла кандидата оценивается как:

Int_Difference i = (Diff_Pnt_Idle i + Diff_Pnt_Accel i + L + Diff_Dev_Power i) / 10

где,

D i f f _ P n t _ I d l e i = 100 × абсолютное (P n t _ I d l e i — P n t _ I d l e b a s e _ t r i p) / P n t _ I d l e b a s e _ t r i p

D i f f _ P n t _ A c c e l i = 100 × абсолютное (P n t _ A c c e l i — P n t _ A c c e l b a s e _ t r i p) / P n t _ A c c e l b a s e _ t r i p

D i f f _ D e v _ E T o r q u e i = 100 × абсолютное (D e v _ E T o r q u e i — D e v _ E T o r q u e b a s e _ t r i p) / D e v _ E T o r q u e b a s e _ t r i p

Желаемый цикл был определен как цикл с наименьшим значением Int_Difference, который обладает наиболее похожими характеристиками для всей базовой поездки и может представлять реальную работу задействованных двигателей.

3.3.5. Оптимизация для целевого цикла

Одно из правил, применяемых к целевому рабочему циклу двигателя, заключалось в том, что максимальное и минимальное значение E_Accel, T_Accel для цикла не должно превышать соответствующее значение стандартного FTP переходного цикла тяжелого дизельного топлива. Оптимизационный подход был применен для сглаживания целевого цикла путем вставки дополнительных точек из исходного набора точек данных в соответствующую микропутешествие. Следует отметить, что приемлемые дополнительные точки должны быть выбраны из выборочных данных того же транспортного средства.Это гарантировало, что объединенные данные были одного и того же типа операции.

4. Результаты

Используя методологию, описанную выше, был разработан целевой рабочий цикл двигателя с 2291 точками данных со значением Int_Difference 9,9%. Конкретные значения показателей оценки показаны в таблице 2. Когда акцент был сделан на различиях Ave_ESpeed, Ave_Torque, Dev_ESpeed ​​и Dev_ETorque между целевым циклом и базовой поездкой, средняя ошибка для четырех параметров оказалась равной 2.05%, демонстрируя эффективность методологии в статистическом сопоставлении фактического режима работы двигателя. Причина такой большой разницы в значении Pnt_Accel заключалась в том, что этот параметр не участвовал в сравнении в процессе выбора микропутешествий участников для группы. Чем больше параметров, тем меньше членов из-за все более строгих требований.

Таблица 2. Конкретные значения показателей оценки для базового отключения и целевого рабочего цикла.

Максимальные и минимальные значения E_Accel, T_Accel для стандартного FTP переходного цикла тяжелого дизельного топлива статистически перечислены ниже.

MAX_E_Accel (%): 37,24

MIN_E_Accel (%): -31,55

MAX_T_Accel (%): 78,53

MIN_T_Accel (%): -84,92

Всего было отсеяно 11 точек, в которых значения E_Accel, T_Accel превышали указанное ограничение. Путем вставки 30 дополнительных точек в цикл 83 359 последний цикл был оптимизирован для удовлетворения требований работы испытания двигателя.Для выбранного разработанного цикла с наилучшими характеристиками нормализованная частота вращения двигателя и крутящий момент двигателя в зависимости от времени, содержащие в общей сложности 2321 точку, показаны на рисунке 4. Кроме того, распределения нормализованных оборотов двигателя и крутящего момента для целевого цикла и базового поездки представлены следующим образом: статистически проанализированы в таблице 3 и сопоставлены с соответствующими кривыми, показанными на рисунке 5. Сравнение нормализованных распределений частоты вращения двигателя и крутящего момента для целевого цикла и базовой поездки представлено на рисунке 6.Обратите внимание, что отрицательный крутящий момент двигателя не учитывается в статистике. Наконец, на основе конкретных параметров целевого двигателя, который должен быть испытан в лаборатории, приведенные выше нормализованные обороты двигателя и крутящий момент двигателя могут быть денормализованы до определенных значений, которые должны использоваться для стендовых испытаний двигателя.

Рис. 4. Кривые для целевого рабочего цикла с нормализованными частотой вращения и крутящим моментом двигателя.

Таблица 3. Распределение нормализованных оборотов двигателя и крутящего момента для целевого цикла и базируемого поездки (процент цикла в каждой нормализованной скорости двигателя или бункере крутящего момента).

Рис. 5. Кривые распределения нормированных оборотов двигателя и крутящего момента для целевого цикла и базового рейса.

Рис. 6. Сравнение нормализованной частоты вращения двигателя и распределения частоты крутящего момента для целевого цикла и базового поездки.

5. Выводы

Метод разработки нормализованного переходного рабочего цикла двигателя был разработан с использованием микротранспортов, извлеченных из данных, полученных с дорожных транспортных средств большой грузоподъемности.Конкретные значения частоты вращения и крутящего момента двигателя были нормализованы для всех точек выборки данных от различных двигателей, как определено в CFR §86.1333-90. Метрики оценки для циклов микропутешествия и предполагаемых циклов включали десять параметров, связанных с условиями работы двигателя. Эти показатели были разработаны для оценки внутренних характеристик двигателя. Путем сравнения разработанных циклов с базовой поездкой был получен репрезентативный цикл с приемлемо низкой интегральной разницей.Таким образом, предполагалось, что предложенный подход будет реалистичным представлением неоднородного поведения двигателя для грузовиков, работающих в определенной области эксплуатации. Однако, чтобы проверить осуществимость и пригодность, разработанный рабочий цикл двигателя следует запустить на динамометрическом стенде двигателя и сравнить значения выбросов выхлопных газов и расхода топлива с реальными условиями.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Министерство энергетики, Национальную лабораторию энергетических технологий (NETL), Стратегический центр нефти и природного газа, в рамках гранта / контракта номер DE-FE0013689, мониторинг которого осуществляет г-н.Билл Финчем. Авторы также хотели бы отметить Программу исследований муниципальных технологий Фучжоу (2014-G-69) и Программу улучшения исследований Университета Фучжоу (2014-XQ-15).

Цитируйте эту статью

Peng, Y.H., Nix, A.C., Li, H.L., Johnson, D.R. и Heltzel, R.S. (2017) Получение типичного рабочего цикла двигателя на основе данных о движении тяжелых транспортных средств. Журнал транспортных технологий, 7, 376-389. https://doi.org/10.4236/jtts.2017.74025

Список литературы

1. 1.DieselNet. (2017) Циклы испытаний на выбросы. https://www.dieselnet.com/standards/cycles/#us-ld


2. 2. Андреэ, М., Салемм, Г., Кумар, М. и Сан, З. (2012) Циклы сертификации транспортных средств по выбросам, основанные на испытательных циклах двигателей для тяжелых условий эксплуатации. SAE International, 5, 299-309.


3. 3. Кнеза, М., Мунир, Т., Джереб, Б. и Куллинан, К. (2014) Оценка ездового цикла для Целе и сравнение с другими европейскими городами. Устойчивые города и общество, 11, 56-60.https://doi.org/10.1016/j.scs.2013.11.010


4. 4. Хо, С.Х., Вонг, Ю.Д. и Чанг, W.C. (2014) Разработка ездового цикла для легковых автомобилей в Сингапуре для оценки расхода топлива и выбросов от транспортных средств. Атмосферная среда, 97, 353-362. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2014.08.042


5. 5. Ви, Х., Парк, Дж., Ли, Дж., Ким, В. и Ким, Ю. (2009) Разработка цикла движения городского автобуса в Сеуле на основе реальных моделей вождения городского автобуса. SAE International.https://doi.org/10.4271/2009-01-2914


6. 6. Ван, К., Хо, Х., Хе, К., Яо, З. и Чжан, К. (2008) Характеристика моделей вождения транспортных средств и разработка ездовых циклов в китайских городах. Транспортные исследования, Часть D: Транспорт и окружающая среда, 13, 289-297. https://doi.org/10.1016/j.trd.2008.03.003


7. 7. Камбл, С.Х., Мэтью, Т.В., Шарма, Г.К. (2009) Развитие реального ездового цикла: пример Пуны, Индия. Транспортные исследования, Часть D: Транспорт и окружающая среда, 14, 132-140.https://doi.org/10.1016/j.trd.2008.11.008


8. 8. Ульман, Т.Л., Уэбб, К.С. и Джексон, C.C. (1999) Анализ активности внедорожных двигателей и создание переходных циклов. SAE International. https://doi.org/10.4271/1999-01-2800


9. 9. Стивен, Х. (2001) Разработка всемирно согласованного цикла испытаний на выбросы тяжелых двигателей. Европейская экономическая комиссия ООН, Женева, Швейцария, январь 2001 г.


10. 10. Чжэнь Ф., Кларк Н.Н., Бедик, К.Р., Гаутам, М., Уэйн, В.С., Томпсон, Г.Дж. и Лайонс, Д.В. (2009) Разработка графика дизельных двигателей для тяжелых условий эксплуатации для репрезентативного измерения выбросов. Журнал Ассоциации управления воздухом и отходами, 59, 950-959. https://doi.org/10.3155/1047-3289.59.8.950


11. 11. Кришнамурти, М. и Гаутам, М. (2006) Разработка испытательного цикла двигателя для тяжелых условий эксплуатации, обеспечивающего непревзойденную работу на шоссе. Труды Института инженеров-механиков, часть D: журнал автомобильной инженерии, 220, 837-848.https://doi.org/10.1243/09544070JAUTO217


12. 12. Томпсон, Г.Дж., Кларк, Н.Н., Гаутам, М., Кардер, Д.К. и Лайонс, Д.В. (2002) Вывод крутящего момента и мощности дизельных двигателей для тяжелых условий эксплуатации для мониторинга выбросов на дорогах. SAE International.


13. 13. Свод федеральных правил. Раздел 40: Охрана окружающей среды, Часть 86: Контроль выбросов от новых и используемых автотранспортных средств и двигателей, Подчасть N — Нормы выбросов для новых двигателей с циклом Отто и дизельных двигателей большой мощности; Процедуры испытаний выхлопных газов и твердых частиц — создание переходного цикла испытаний.Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 2010 г.

Класс нагрузки двигателя и его классификация

В наши дни почти во всех приложениях используются электродвигатели, а для управления ими применяются электрические приводы. Но время работы у всех моторов не одинаковое. Некоторые из двигателей работают все время, а некоторые из них время работы короче, чем период покоя. В зависимости от этого вводится концепция класса двигателя , и на основе этого рабочего цикла двигателя можно разделить на восемь категорий, таких как

1. Непрерывный режим
2. Кратковременный режим
3. Прерывистый периодический режим
4. Прерывистый периодический режим с запуском
5. Прерывистый периодический режим с запуском и торможением
6. Продолжительный режим с прерывистой периодической нагрузкой
7. Продолжительный режим с запуском и торможением
8. Продолжительный режим с периодическим изменением скорости

Продолжительный режим
Этот режим означает, что двигатель работает достаточно долго, И температура электродвигателя достигает установившегося значения.Эти двигатели используются в приводах бумажных фабрик, компрессорах, конвейерах и т. Д.

Кратковременный режим
В этих двигателях время работы очень мало, а время нагрева намного меньше времени охлаждения. Таким образом, двигатель прогревается до температуры окружающей среды, прежде чем снова заработать. Эти двигатели используются в приводах кранов, приводах бытовой техники, приводах клапанов и т. Д.

Прерывистый периодический режим
Здесь двигатель работает некоторое время, а затем наступает период отдыха.В обоих случаях времени недостаточно, чтобы поднять температуру до установившегося значения или охладить ее до температуры окружающей среды. Это видно на приводах прессов и сверлильных станков.

Режим прерывистого периода с запуском
В этом типе режима есть период запуска, который нельзя игнорировать, и в это время происходит потеря тепла. После этого следует период работы и период отдыха, которых недостаточно для достижения устойчивых температур. Этот класс двигателя широко используется в приводах металлорежущего и бурового инструмента, шахтных подъемниках и т. Д.

Прерывистый периодический режим с запуском и торможением
В приводах этого типа нельзя игнорировать тепловые потери при пуске и торможении. Таким образом, соответствующими периодами являются период пуска, период работы, период торможения и период покоя, но все периоды слишком короткие для достижения соответствующих устойчивых температур, эти методы используются в приводе стана для заготовок, приводе манипулятора, шахтном подъемнике и т. Д.

Непрерывный режим с прерывистой периодической нагрузкой
В этом типе режима работы двигателя все аналогично периодическому режиму, но здесь вместо периода покоя происходит период работы без нагрузки.Прессование, резка — примеры этой системы.
Непрерывный режим с запуском и торможением
Это также период запуска, работы и торможения без периода отдыха. Примером может служить главный привод блюминга.
Непрерывный режим с периодическим изменением скорости
В этом типе режима работы двигателя существуют разные периоды работы при разных нагрузках и скоростях. Но нет периода покоя, и все периоды слишком короткие для достижения устойчивой температуры.

Делаем промышленную автоматизацию с большим рабочим циклом доступной

Традиционно разработчикам систем линейного перемещения, реализующим движение с большим рабочим циклом, приходилось выбирать между гидравлическими, пневматическими и электромеханическими системами.Каждая технология выполняла свою работу, но имела определенные ограничения в отношении инфраструктуры поддержки, необходимой для управления ими. Это может включать частое техническое обслуживание или высокие начальные затраты на такие вещи, как сервоприводы / энкодеры, компрессоры и гидравлические силовые агрегаты, а также аксессуары и установки трубопроводов.

Теперь появилось новое поколение электрических линейных приводов с длительным сроком службы, чтобы предоставить разработчикам большую гибкость для перемещения с высоким рабочим циклом / низкой точностью в приложениях, для которых традиционные приводы ранее были дорогостоящими или нестандартными по своим номинальным рабочим циклам. / способности.

Выбор привода

Срок службы привода зависит от его рабочего цикла, т. Е. Процента времени, в течение которого он может применяться к его работе, как рассчитывается по следующему уравнению:

Рабочий цикл (%) = (время включения привода) / (время включения + время выключения)

Таким образом, если привод работает в течение 15 секунд, а затем отдыхает в течение 45 секунд в течение 1-минутного цикла, его рабочий цикл рассчитывается как: (15 с.) / (15 с. . + 45 с.) = 15/60 = 0,25 или 25%.

Производители выпускают руководящие принципы рабочего цикла, чтобы помочь удерживать привод в состоянии покоя достаточно долго, чтобы предотвратить перегрев двигателя и повреждение компонентов привода.Рабочие циклы для гидравлических и пневматических приводов обычно находятся в диапазоне от 40% до 80% или даже выше при достаточной мощности. Но эта функциональность сопровождается более высокой стоимостью эксплуатации.

В производственном цехе на каждом углу есть возможности для приложений с высокой нагрузкой, не требующих высокой точности. Например, переадресацию пакетов или других предметов на конвейер можно легко облегчить с помощью долговечных электрических приводов. (Фото любезно предоставлено Thomson Industries, Inc.)

Гидравлические системы питания, подобные тем, которые необходимы для работы с пневматическими или гидравлическими приводами, сложны и могут быть беспорядочными, трудоемкими, занимающими много места и дорогими в владении / эксплуатации.

Даже самая маленькая система потребует нескольких опорных компонентов, поддерживаемых системой трубок / шлангов, клапанов и других основных компонентов. Эти системы также обычно намного менее энергоэффективны по сравнению с электромеханическими аналогами.

Обычные электромеханические приводы, которые обычно используются для поддержки приложений с более высоким рабочим циклом, также недешевы.Необходимость в первичных двигателях с шаговым или серводвигателем означает, что это оборудование имеет высокую стоимость, которая может быть полностью оправдана только в том случае, если также требуется высокая точность. В противном случае они будут несколько завышены для промышленных приложений с низкой точностью, что может привести к тому, что некоторые пользователи полностью откажутся от автоматизации. Приводы с шаговым и сервоприводом также требуют подключения к источнику переменного тока, что еще больше ограничивает их использование в мобильных / роботизированных приложениях.

Благодаря последним достижениям в области управления линейным перемещением, новое поколение долговечных электрических приводов с приводом от постоянного тока доступно по цене, которая делает высокий рабочий цикл доступным для нового диапазона приложений.

Внутри привода нового поколения с длительным сроком службы

Приводы с длительным сроком службы обладают преимуществом уникального сочетания конструктивных особенностей для работы в приложениях с большим рабочим циклом. Во-первых, вместо сервоприводов, шаговых или щеточных электродвигателей в приводах с длительным сроком службы используются бесщеточные электродвигатели постоянного тока. В отличие от щеточного двигателя постоянного тока, который может перегреваться при высоких нагрузках, бесщеточные двигатели постоянного тока практически не создают трения. Это обеспечивает рабочий цикл до 35% или, в зависимости от нагрузки и температуры окружающей среды, до 100%.

Привод Thomson Electrak ^® LL с длительным сроком службы разработан для приложений с большим рабочим циклом, где не требуется высокая точность. (Фото любезно предоставлено Thomson Industries, Inc.)

Другими особенностями, способствующими долговечности привода, являются двухконтурные гайки и более крупные винты. Они уменьшают еще одну распространенную точку износа привода и увеличивают количество циклов с 30 000 или 40 000 до примерно одного миллиона, сокращая время в пути на порядки. Дополнительные конструктивные особенности, увеличивающие срок службы, включают усиленный винт и подшипники с дополнительным угловым контактом.

В совокупности эти особенности приводят к созданию привода, который служит в десять раз дольше, чем традиционный щеточный привод с моторным приводом, который в противном случае мог бы быть использован в промышленных приложениях транспортного уровня, но при этом все еще был бы дешевле, чем сервопривод или шаговый привод. стили. По сравнению с решениями с шаговым или сервоприводом, бесщеточные приводы с приводом от двигателя постоянного тока, как правило, более компактны, поскольку им не требуется конфигурация зубчатой ​​передачи. Приводы с длительным сроком службы также обычно герметичны для защиты от проникновения и смазываются на весь срок службы на заводе, что не требует дополнительного обслуживания.

Применения

Приводы с длительным сроком службы лучше всего подходят для применений, в которых способность совершать частые движения вперед и назад или в транспортном режиме более важна, чем сложное высокоточное движение. Это включает в себя зажим, позиционирование, блокировку, отклонение или любое базовое приложение, в котором можно использовать линейное движение для улучшения / автоматизации процесса. Например, фиксация сварного изделия на месте для сварочного робота часто требует частого ручного позиционирования, зажима или вращения по нескольким осям.Чем чаще требуется регулировка крепления, тем больше потенциальной выгоды можно получить от установки приводов на этих осях.

Приводы с длительным сроком службы также способствуют повышению эргономики для операторов. Подобно тому, как сиденья с электрическим управлением в автомобилях оптимизируют комфорт сидений для водителей, операторы сборочных линий могут использовать привод для регулировки высоты конвейера или рабочего места, чтобы улучшить эргономику и снизить травматизм на рабочем месте.

На все большем количестве предприятий конвейеры дополняются машинами с автоматическим управлением (AGV).Например, на автомобильном заводе AGV могут доставлять двери, капоты, петли, болты и другие компоненты на автоматизированную сборочную линию в режиме 24/7. Приводы можно было использовать в различных приложениях для подъема, погрузки и позиционирования, которые раньше не могли быть задействованы с минимальными затратами. Вариант с высокой продолжительностью рабочего цикла в мобильных приложениях, таких как AGV, которые часто получают питание от контакта с магнитными напольными полосами, также открывает новые возможности для разработчиков движения.

По мере того, как преимущества долговечных приводов по стоимости, надежности и гибкости становятся все более очевидными, разработчики, вероятно, рассмотрят автоматизацию осей / функций, которые ранее были невозможны.Подобно тому, как органы управления автомобильными сиденьями когда-то были доступны только для водительских сидений на топовых моделях, некоторые новые модели имеют электронное управление на каждом сиденье, спереди и сзади.

Свобода действий

McKinsey Global Institute (MGI) оценивает ^₁ , что более половины всей текущей производственной деятельности тратится на «предсказуемую физическую» деятельность, которая может выиграть от автоматизации, с некоторыми приложениями, такими как сварка, резка , и пайка с потенциалом автоматизации более 90%.Использование этой появляющейся возможности, несомненно, потребует некоторого сложного и высокоточного срабатывания, в то время как другие возможности могут и не потребоваться. Появление приводов с длительным сроком службы дает разработчикам систем движения больше свободы в выборе стратегий срабатывания, которые лучше всего подходят для их применения.

Ссылка

1. Глобальный институт McKinsey. (2017) РАБОЧЕЕ БУДУЩЕЕ: АВТОМАТИЗАЦИЯ, ЗАНЯТОСТЬ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ . MGI-A-future-that-works-Executive-summary.ashx.

Эта статья написана Трэвисом Гилмером, специалистом по линейке продуктов — линейные приводы, в Thomson Industries (Рэдфорд, Вирджиния) и Яном Миллером, менеджером по развитию бизнеса в сфере национальных услуг в Motion Industries (Калгари, AB, Канада).

---

Motion Design Magazine

Эта статья впервые появилась в августовском номере журнала Motion Design за август 2021 года.

Читать статьи в этом выпуске здесь.

Другие статьи из архивов читайте здесь.

ПОДПИСАТЬСЯ

Что нужно знать о рабочих циклах воздушного компрессора

Воздушные компрессоры по разным причинам закупают широкий круг компаний и независимых мастеров.В некоторых случаях заказчик может рассчитывать на получение воздушного компрессора с непрерывным рабочим циклом при первоначальных инвестициях, но обнаруживает, что рассматриваемая машина просто предлагает 50% -ный рабочий цикл. Поэтому важно знать рабочие циклы, чтобы избежать неправильной покупки.

Что такое рабочий цикл воздушного компрессора?

Рабочие циклы воздушного компрессора легко понять, но часто трудно читать, потому что у производителей компрессоров нет универсальных символов для представления этих значений.Проще говоря, рабочий цикл воздушного компрессора — это время, в течение которого компрессор будет подавать сжатый воздух в течение общего времени цикла. Если указано в процентах, вы можете просто взять количество секунд или минут, которое представляет цифра, и вычесть это из общего времени цикла.

Если указано в процентах, рабочий цикл равен времени работы компрессора, деленному на общее время цикла. Таким образом, этот процент равен количеству времени, в течение которого компрессор может оставаться включенным, плюс соответствующая продолжительность охлаждения.Например, компрессору с рабочим циклом 25% потребуется 45 минут простоя вне каждого часа, то есть он может быть активен в течение 15 минут. Точно так же компрессору с рабочим циклом 50% потребуется 30 минут отключения на каждые 30 минут включения.

Итак, что означает рабочий цикл воздушного компрессора? Все зависит от процентной цифры. Возможности можно разбить следующим образом:

1. 25% рабочий цикл

Если рабочий цикл воздушного компрессора составляет 25%, это означает, что время работы составляет одну четвертую от общего времени цикла.Следовательно, если время цикла компрессора составляет 120 секунд, время работы будет составлять 30 секунд. Во время работы компрессору потребуется одна минута и 30 секунд отдыха между каждыми 30 секундами действия наддува.

Воздушный компрессор с таким малым временем работы в основном подходит для небольших применений, требующих только прерывистой подачи воздуха, таких как бытовые портативные компрессоры, используемые независимыми мастерами.

2. 30% рабочий цикл

Если в технических характеристиках воздушного компрессора указано значение рабочего цикла 30%, это будет означать, что время работы составляет одну треть от общего времени цикла.Следовательно, компрессор с продолжительностью цикла 60 секунд будет иметь время работы 20 секунд. Во время работы компрессор должен отдыхать на 40 секунд между каждыми 20 секундами активного использования.

Воздушный компрессор с 30% -ным временем работы может использоваться в умеренных условиях, где инструменты используются часто, но не постоянно, например, в гаражах, где детали двигателя необходимо закреплять и отстегивать каждые несколько минут.

3. 50% рабочий цикл

Если рабочий цикл воздушного компрессора составляет 50%, он может обеспечивать воздушную энергию в течение половины своего общего времени цикла.Таким образом, если компрессор работает в общей сложности две минуты, вы можете втягивать сжатый воздух из машины в течение 60 секунд. Затем вам придется подождать еще 60 секунд, прежде чем снова задействовать воздушную энергию.

Воздушные компрессоры с 50% -ным рабочим циклом обычно используются для средних операций, требующих только прерывистой подачи воздуха. В некоторых случаях предприятия, которые не хотят вкладывать средства в более крупные компрессоры, довольствуются машинами с 50% -ной производительностью.

4.75% рабочий цикл

Воздушные компрессоры с рабочим циклом 75% будут работать три четверти от общего времени цикла. Другими словами, если цикл компрессора составляет 60 секунд, он будет работать со сжатым воздухом в течение 45 секунд каждую минуту. Для различных приложений 75% будет считаться достаточным рабочим циклом, например, в цехах, где инструменты работают на короткие промежутки времени.

В ремонтной мастерской, например, пневматические ключи, винты, гвоздезабиватели и молотки используются по секундам. Поскольку для этих инструментов не требуется постоянный воздух, короткие промежутки времени отдыха за цикл являются лишь незначительной проблемой.

5. Рабочий цикл 100%

Если рабочий цикл воздушного компрессора составляет 100%, он будет подавать сжатый воздух в течение всего времени своего цикла. Таким образом, компрессор можно использовать в процессах, требующих непрерывного потока воздуха в течение нескольких минут или часов подряд, например, в пневматических шлифовальных машинах и окрасочных малярных машинах.

Чтобы компрессор мог обеспечивать 100% -ный рабочий цикл, двигатель должен быть оборудован охлаждающим элементом. В противном случае непрерывное нагнетание может вызвать перегрев двигателя.100% рабочий цикл обычно является одним из требований для любого воздушного компрессора, используемого в заводских настройках.

В большинстве случаев рабочие циклы выполняются при 100 фунтах на квадратный дюйм (фунт / кв. Дюйм) при умеренных температурах ниже 70-х, обычно 72 градуса по Фаренгейту. Любое отклонение от этих факторов может повлиять на время цикла компрессора.

Как часто должен работать компрессор?

Количество циклов воздушного компрессора существенно влияет на эффективность системы сжатия воздуха.Если компрессор будет работать чаще, чем рекомендованный рабочий цикл, это может привести к его более быстрому износу. Количество циклов, которые может выполнять ваш компрессор, будет зависеть от продолжительности цикла для этой машины и номинальной продолжительности рабочего цикла.

Время цикла — это время, необходимое вашему воздушному компрессору для загрузки и разгрузки сжатого воздуха. Когда воздушный компрессор работает быстро, он потребляет больше энергии. Лучше всего иметь более длительный цикл с меньшим количеством циклов в час, чтобы максимально продлить срок службы воздушного компрессора.Вот несколько способов увеличить продолжительность рабочего цикла и повысить эффективность воздушного компрессора:

• Используйте резервуар большего размера.
• Попробуйте более широкий диапазон давления.
• Сбросьте давление между основным накопительным баком и компрессором.

Вакуумные насосы работают аналогично воздушным компрессорам в том, что они используют ту же технологию, которая создает сжатый воздух. Эти машины также работают с использованием непрерывных или циклических процессов, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы.

Приложения для кратковременных и продолжительных рабочих циклов

Многие считают, что чем ближе вы подойдете к 100% -ному рабочему циклу, тем лучше. В некоторых случаях, особенно на производстве, целью является нулевое время простоя. Однако для инструментов, которые не должны работать более нескольких минут за раз, достаточно использовать воздушный компрессор прерывистого действия.

Когда следует выбирать воздушный компрессор с прерывистым режимом работы

Часто прерывистого рабочего цикла бывает достаточно, чтобы помочь вам выполнить поставленную задачу без потери производительности.Вот несколько примеров:

• Заполнение пневматической шины или другой надувной лодки, а также одноразовое использование для других целей.
• Приводит в действие инструменты механиков, такие как пневматические ключи и гвоздезабиватели, которым требуется мощность только на несколько секунд каждые несколько минут.
• Выполнение домашних проектов своими руками.

Когда выбирать воздушный компрессор с непрерывным рабочим циклом

Непрерывные рабочие циклы позволяют обеспечивать постоянное питание машин и инструментов без простоев.Вот несколько приложений, где это может быть полезно:

• Электроинструменты, используемые в производстве электроники.
• Подъем тяжелых производственных работ на мебельных фабриках и предприятиях автомобилестроения.
• Рабочие конвейерные системы на заводах по розливу.

Какие компрессоры подходят для непрерывного режима работы?

Типы компрессоров, которые обычно обеспечивают максимальную продолжительность рабочего цикла, — это винтовые и центробежные модели. Оба типа оснащены системами охлаждения, позволяющими непрерывно работать без повреждения двигателя.

В ротационном винтовом воздушном компрессоре воздух проходит через роторы двух спиральных винтов, вращающихся в противоположных направлениях. Роторы заполнены смазкой, которая образует герметичное уплотнение при прохождении каждого поколения воздуха через компрессор. Винтовые модели обычно представляют собой большие агрегаты, которые больше всего подходят для промышленных объектов. Большинство роторно-винтовых моделей имеют 100% -ный рабочий цикл, что позволяет пользователям безостановочно управлять пневматическими процессами. Вот пять примеров:

1. QGS

Винтовые воздушные компрессоры

QGS — это агрегаты среднего размера, оснащенные долговечными клиноременными приводами и двигателями, рассчитанными на годы постоянной эксплуатации.QGS предлагает от 125 до 150 фунтов на квадратный дюйм манометра (psig), что делает эти устройства идеальными для ряда задач, требующих постоянных объемов высокоинтенсивной воздушной энергии.

QGS также может предлагать от 16 до 460 фактических кубических футов в минуту (ACFM), гарантируя, что вы можете получить столько воздуха, сколько вам нужно, чтобы пройти через устройство в данный момент времени, независимо от того, требует ли приложение ограниченного или большой объемный воздушный поток. Воздушные компрессоры серии QGS рассчитаны на 100% -ный рабочий цикл.

Линия воздушных компрессоров QGS хороша для производственных процессов, требующих постоянного регулируемого постоянного потока воздуха, например, для производства электроники. На фабрике, где производятся телевизоры и стереокомпоненты, QGS можно использовать для питания пневматических машин и инструментов, используемых для скрепления деталей, от хрупких внутренних деталей до гладких внешних корпусов.

Компрессоры

QGS также могут использоваться для питания пневматических инструментов, используемых в строительстве определенных компьютерных продуктов и периферийных устройств.На ротационный винтовой воздушный компрессор QGS можно положиться при длительных рабочих циклах, превышающих те, которые требуются на большинстве предприятий электроники.

2. QGD

Винтовые воздушные компрессоры

QGD — это относительно большие агрегаты с зубчатыми передачами, мощность которых составляет от 15 до 60 лошадиных сил. QGD также является достаточно тихим устройством с уровнем звука 66 децибел (дБА), взвешенным по шкале А. QGD предлагает от 70 до 281 ACFM, позволяя вам получить доступ к большому объему воздушного потока или более ограниченному количеству, в зависимости от ваших потребностей для выполняемых операций.QGD поддерживают тяжелые циклы и обычно подходят для заводских настроек.

Линия воздушных компрессоров QGD идеально подходит для мебельных фабрик, где тяжелые детали необходимо перемещать по конвейерным лентам и закреплять в готовых изделиях. Формирующие диваны, столы и стулья перемещаются с одного этапа конвейера на другой. QGD может приводить в действие манипуляторы роботов, которые выполняют тяжелую работу, а также приводить в движение конвейерные системы с точной остановкой / пуском. При перемещении деталей мебели QGD также может приводить в действие пневматические крепления, используемые для соединения ножек со столами и стульями.

Компрессоры

QGD также могут использоваться для отделки поверхностей мебели, которые необходимо отшлифовать или покрасить перед отгрузкой. С помощью ротационного винтового воздушного компрессора QGD вы можете получить гладкие поверхности и ровные слои краски и отделки благодаря постоянному потоку воздуха.

3. QSI

Винтовые воздушные компрессоры

QSI — это большие агрегаты, рассчитанные на длительную работу в самых сложных условиях. QSI, созданный для Power $ ync, предлагает регулируемый контроль производительности, что позволяет пользователям использовать машину для различных целей.Что касается воздушного потока и интенсивности, QSI предлагает 220-1500 ACFM и 100-150 psig, что дает вам широкий спектр вариантов потока и достаточную производительность для нескольких одновременных приложений конечных точек. QSI оптимальны для прессовых цехов и других объектов интенсивной работы.

Воздушные компрессоры

QSI идеально подходят для заводов по розливу, где жидкому стеклу придают форму с помощью форм для полостей и других инструментов. Поскольку набор бутылок перемещается одним файлом по конвейерной ленте, QSI будет приводить в действие саму конвейерную систему с точным синхронизацией.QSI также будет приводить в действие инструменты для розлива, укупорки и маркировки, которые превращают пустые бутылки в продукты, готовые к продаже в супермаркете.

Требуется воздушный компрессор, подобный QSI, чтобы постоянно наполнять каждую проходящую бутылку нужными унциями напитка. Точно так же инструменты, которые наносят логотипы брендов на бутылки, синхронизируются и контролируются инструментами с пневматическим приводом.

Компрессоры

QSI также могут использоваться для управления роботами-манипуляторами и механизмами, которые загружают бутылки в тележки по шесть и восемь человек.Многие из этих процессов выполняются с помощью QSI на заводах, где консервы упаковываются в огромных количествах.

4. QGDV

Винтовые воздушные компрессоры

QGDV — это большие квадратные компрессоры, которые используются в самых тяжелых условиях на производственных предприятиях по всему миру. QGDV оснащен зубчатым приводом мощностью от 15 до 30 лошадиных сил, что делает эти агрегаты хорошо оснащенными для интенсивных применений.

При фактических кубических футах в минуту в диапазоне 70.8–141,3, QGDV идеально подходит для множества пневматических применений, включая некоторые из самых тяжелых и легких операций. QGDV также предлагает давление 125 фунтов на квадратный дюйм, что позволяет одновременно приводить в действие несколько инструментов и пневматических устройств.

Ротационные воздушные компрессоры

QGDV позволяют автопроизводителям производить автомобили с точностью и качеством на сборочных заводах. С того момента, как частично собранная деталь автомобиля появляется на конвейерной ленте, QGDV приводит в действие манипуляторы робота, которые поднимают соответствующие тяжелые детали на место для крепления.

Пневматическая энергия позволяет автопроизводителям легко собирать детали тяжелых транспортных средств, которые в противном случае были бы трудозатратными и потребовали бы огромного количества рабочей силы. QGDV также приводит в действие различные пневматические инструменты, которые рабочие на сборочной линии используют для скрепления деталей автомобилей.

Компрессоры

QGDV также отвечают за некоторые процессы, которые превращают кузова автомобилей в гладкие, свежеокрашенные автомобили и фургоны, которые вы найдете на новых автостоянках. QGDV поддерживает максимальные рабочие циклы, что позволяет получать блестящую окраску без пятен как на больших, так и на небольших транспортных средствах.

5. QGV

Винтовые воздушные компрессоры

QGV — это большие и мощные агрегаты, которые предлагают мощность от 40 до 200 лошадиных сил, что делает эти компрессоры идеальными для интенсивных применений, требующих постоянного воздушного потока. QGV предлагает от 180 до 998 ACFM, что позволяет пользователям регулировать поток воздуха до различных уровней плотности. Если вам нужен большой объем воздуха в секунду, QGV доставит вас.

Аналогичным образом, QGV позволяет запитать приложения, требующие меньших объемов воздуха через определенные промежутки времени.Кроме того, QGV предлагает давление от 75 до 150 фунтов на квадратный дюйм, что позволяет подключать и запитывать множество устройств для одновременного использования.

Линия воздушных компрессоров QGV может одновременно приводить в действие несколько процессов на заводах в различных отраслях промышленности. На заводах, где производятся мебель и оборудование, QGV может перемещать детали по конвейерной ленте для надежных и чувствительных пневматических приложений. На заводах, где собирают автомобили, QGV может приводить в действие все тяжелые подъемные устройства, а также различные пневматические ключи, шлифовальные машины и распылители на производственной линии.

Компрессоры

QGV — это разумное вложение для любой компании, производящей продукцию в огромных количествах, включая упакованные потребительские товары и предметы домашнего обихода, отпускаемые без рецепта. QGV идеален даже для производителей оружия в частном и государственном секторах.

Какие компрессоры идеально подходят для работы в прерывистом режиме?

Типы компрессоров, которые идеально подходят для периодического использования, обычно представляют собой портативные компрессоры меньшего размера из разнообразных поршневых. В поршневом воздушном компрессоре воздух втягивается в цилиндр и сжимается с помощью поршня с приводом от коленчатого вала.В одноступенчатом компрессоре каждое поколение воздуха подвергается однократному сжатию, обычно с ходом 120 фунтов на квадратный дюйм. В двухступенчатом поршневом компрессоре воздух направляется во второй цилиндр и снова приводится в движение, на этот раз меньшим поршнем под давлением более 175 фунтов на квадратный дюйм.

В поршневых компрессорах

отсутствуют охлаждающие компоненты, необходимые для непрерывной непрерывной работы. Поэтому поршневые компрессоры обычно ограничиваются меньшими рабочими циклами в диапазоне от 25 до 50%. Вот несколько примеров небольших систем сжатого воздуха, которые работают в течение более короткого периода времени:

1.Одноступенчатый

Одноступенчатые переносные поршневые воздушные компрессоры — это небольшие агрегаты, удобные для домашних мастеров. Устройство может поместиться практически в любом помещении или на рабочем месте, независимо от того, работаете ли вы с пневмоинструментом в гараже, на кухне или на заднем дворе. Одноступенчатый поршневой компрессор предлагает от четырех до 12,4 кубических футов в минуту, что позволяет регулировать объем воздуха для небольшого диапазона применений. Одноступенчатый компрессор с давлением от 110 до 145 фунтов на квадратный дюйм может также приводить в действие несколько бытовых пневматических инструментов одновременно с прерывистыми рабочими циклами.

Одноступенчатый поршневой воздушный компрессор можно использовать для домашних поделок, например, тех видов продукции, которые вы найдете на Etsy. Если вы работаете с материалами, которые необходимо наклеить или покрасить, одноступенчатый компрессор будет приводить в действие инструменты, которые сделают работу проще и эффективнее. Если вам нужно вырезать куски дерева или металла по определенным размерам, одноступенчатый компрессор поможет вам выполнить эту работу с легкостью и удовлетворением.

С одноступенчатым компрессором дни, которые обычно уходят на создание линии самодельной продукции, могут быть сокращены до простых часов.Благодаря мощности одноступенчатых поршневых компрессоров мастера теперь могут создавать изделия ручной работы в больших объемах и в соответствии с профессиональными стандартами.

2. QR-25

Поршневые воздушные компрессоры

QR-25 — это небольшие агрегаты, оптимизированные для ряда применений, требующих прерывистого воздушного потока. QR-25 предлагает мощность от одной до 25 лошадиных сил, обеспечивая достаточную мощность двигателя для сотен часов работы в каждом цикле обслуживания. QR-25 также предлагает диапазон объемов и скоростей воздушного потока с 3-95 ACFM и 20-500 фунтов на кв. Дюйм, что делает его идеальным для домашнего использования и небольших бизнес-операций.Несколько пневматических инструментов могут одновременно работать с прерывистым рабочим циклом на QR-25.

QR-25 — идеальный выбор для домашних мастеров, работающих с металлами и автозапчастями. Если вы регулярно работаете с транспортными средствами в своем гараже, QR-25 будет обеспечивать пневматические ключи и винты пневматическим приводом, позволяя разбирать двигатели и устанавливать новые компоненты за считанные минуты, а не часы. QR-25 также можно использовать для подачи сжатого воздуха к пильным инструментам и пневматическим паяльным горелкам, если вам когда-нибудь понадобится отрегулировать резку металлической детали.

QR-25 может также использоваться для процессов в магазинах и коммерческих зданиях, где требуется прерывистая подача воздуха. Если вы управляете магазином, где нужно разрезать куски дерева или стекла в соответствии с требованиями заказчика, QR-25 может помочь вам выполнить каждую работу так, чтобы каждый покупатель был доволен.

3. КП

Двухступенчатый воздушный компрессор QP представляет собой небольшой стационарный агрегат, который обеспечивает рабочее давление 175 фунтов на квадратный дюйм, что позволяет пользователям подключать несколько пневматических инструментов для одновременного использования в прерывистых рабочих циклах.QP также предлагает от трех до 15 лошадиных сил, обеспечивая исправную работу двигателя в течение бесчисленных часов работы. Агрегаты QP оснащены масляными фильтрами и промежуточными охладителями, все они имеют небольшую округлую компактную конструкцию. QP идеально подходит для различных применений, требующих прерывистого воздушного потока.

QP может быть идеальным компрессором в автомагазинах, где автомобили и фургоны обслуживаются каждый день. Если вы управляете автосервисом и ремонтной мастерской, QP будет приводить в действие инструменты, которые позволят заменить колеса автомобиля в считанные секунды.QP также будет приводить в действие различные пневматические инструменты, которые упрощают выполнение задач с различными компонентами в раковине двигателя транспортного средства.

Если вам нужно снять несколько компонентов, чтобы заменить сломанную заглубленную деталь, QP приведёт в действие ключи, необходимые для разборки двигателя в течение нескольких минут.

QP также идеально подходит в качестве источника сжатого воздуха для инструментов, используемых для мелких ремонтов автомобилей. Если вам нужно отшлифовать трещину в краске и подкрасить дверь или капот, QP будет приводить в действие пневматическую шлифовальную машинку и краскораспылитель столько времени, сколько потребуется, чтобы покрыть такие изолированные места.

Ротационные и поршневые воздушные компрессоры от Quincy Compressor

За последнее столетие воздушные компрессоры изменили промышленный сектор. От автомобилестроителей и производителей оружия до судоходной и аэрокосмической промышленности, производители автомобилей и артиллерии смогли изготавливать изделия с гораздо большей скоростью и точностью, чем это было возможно до 20 века. Сила сжатого воздуха также радикально изменила способ упаковки продуктов и напитков в бутылки для массового потребления, что позволило брендам повысить свою производительность.

С 1920-х годов Quincy Compressor является лидером в области технологий сжатого воздуха, перейдя от более простых устройств того времени к более совершенным моделям современности. Сегодня мы продаем ряд винтовых воздушных компрессоров со 100% -ным рабочим циклом, что дает вам возможность запускать технологические процессы на постоянной основе. Чтобы узнать больше о наших воздушных компрессорах или выбрать модель, наиболее подходящую для вашего бизнеса, свяжитесь с Quincy Compressor или найдите ближайшего к вам дилера.

Свяжитесь с нами Узнать больше Найти ближайшего к вам дилера

Как спроектировать автомобили для заданного рабочего цикла

Цель хорошей спецификации для заданного рабочего цикла — достичь наиболее желаемых результатов в любой транспортной среде.Первым делом необходимо убедиться, что грузовик способен перевозить груз с наименьшим количеством энергии, необходимой для комбинации двигатель-трансмиссия и водителя.

Клод Риккарди, директор по закупкам Transervice Logistics, Inc.

Правильно подобранный автомобиль обеспечит хорошую топливную экономичность, снизит затраты на техническое обслуживание, сведет к минимуму аварийные поломки, доставит удовольствие водителю и будет безопасным. И последнее, но не менее важное: он сохранит хорошую стоимость при перепродаже в конце своего жизненного цикла.

Давайте посмотрим на некоторые конкретные решения по компонентам.

Двигатель. Вы выбираете двигатель объемом 13 или 15 литров? Если вес важен, а пробег относительно невелик, то более подходящим будет двигатель объемом 13 л. Двигатели меньшего размера — хороший выбор для таких применений, как грузовые перевозки навалом и региональные перевозки. Для линейных перевозок с большим пробегом 15-литровый двигатель имеет больше смысла, поскольку он более надежен, чем 13-литровый двигатель меньшего размера. Кроме того, он способен развивать больше мощности и крутящего момента, что делает его идеальным решением для работы со спальным местом владельца и оператора.

Коробка передач. Количество 12- и 13-ступенчатых автоматических коробок передач за последние несколько лет выросло в геометрической прогрессии. Они имеют много преимуществ по сравнению с механическими коробками передач, в том числе обеспечивают повышенную экономию топлива за счет правильного переключения передач. Они также снижают утомляемость водителя и помогают удержать его. Тем не менее, в некоторых случаях предпочтительнее использовать ручную коробку передач, особенно в профессиональных приложениях.

Передаточное число заднего моста. Современные двигатели рассчитаны на работу на низких оборотах и ​​предполагаемой крейсерской скорости на высшей передаче, поэтому очень важно выбрать правильное передаточное число, чтобы поддерживать скорость в пределах рекомендаций производителя для достижения оптимальных характеристик и экономии топлива.Процент миль, пройденных по шоссе, процент уклона и количество миль по бездорожью — все это влияет на определение правильного передаточного числа задней оси.

Шины. Как и при выборе компонентов двигателя и трансмиссии, выбор правильного размера шины будет способствовать правильной частоте вращения двигателя. Чтобы максимально продлить срок службы и возможность восстановления протектора, вам необходимо продумать конструкцию протектора и конструкцию каркаса. Шины с низким сопротивлением качению будут более экономичными, но могут быть не идеальными для применений с высокой степенью чистоты, когда более агрессивная конструкция протектора и плечевой зоны была бы более подходящей.Если вес является важным фактором, рекомендуется использовать шины с широкой базой.

Аэродинамика. Когда дело доходит до аэродинамических устройств, существует множество вариантов, от комплектов кузова для грузовиков до колесных колпаков. Выбор может быть огромным. В приложении для линейных перевозок может иметь смысл полностью использовать аэроустройства. Однако при региональных перевозках или при переброске и доставке воздушный обтекатель и обтекатель шасси могут быть более подходящим выбором.

Средства безопасности. В последние годы мы стали свидетелями бурного роста передовых систем помощи водителю, включая систему предотвращения столкновений, предупреждение о выезде с полосы движения, электронный контроль устойчивости и интеллектуальный круиз-контроль. Все это вывело безопасность водителя и снижение аварийности на новый уровень. Сегодня эти функции являются почти стандартными и настоятельно рекомендуются для любого типа работы и рабочего цикла.

Когда дело доходит до спецификации автомобиля, универсального ответа не существует. Соответствие технических характеристик автомобиля его рабочему циклу и условиям эксплуатации даст наилучшие результаты по экономии топлива, долговечности и общей стоимости владения.

Клод Риккарди (Claude Ricciardi) — директор по закупкам в Transervice Logistics, Inc., он управляет всеми аспектами спецификации оборудования для автопарка, а также создает, публикует и управляет процессом запроса предложений. Он также отвечает за ремаркетинг оборудования, сданного в аренду.

Рабочий цикл влияет на предпочтительный объем двигателя

В августе прошлого года компания Cummins представила новости о сверхмощных силовых агрегатах с несколькими новыми конфигурациями для двигателей серии X15 Efficiency Series и X15 Performance Series.В то время как в объявлении не было особого энтузиазма по поводу выхода на рынок полностью нового двигателя, новости Cummins были примечательны благодаря всесторонним улучшениям, предлагаемым новой серией X15 Efficiency, и тем фактом, что производитель двигателей вообще существенно обновлял свою линейку 15-литровых двигателей.

Хотя 15-литровый дизельный двигатель и его аналоги с большим рабочим объемом были доминирующим источником энергии в сфере автомобильных перевозок на протяжении десятилетий, в последние годы произошел заметный сдвиг в OEM-сообществе, куда производители вложили средства. небольшие состояния для вывода на рынок более эффективных двигателей меньшего размера в качестве альтернативы для автопарков и коммерческих перевозчиков.

Старое выражение водителей грузовиков гласит, что на шоссе нет замены вытеснению, но с сокращением длины груза и резким ростом рынков региональных перевозок и доставки на последней миле все большее число автопарков задаются вопросом, могут ли они сделать больше с меньшими затратами. .

Для дилеров грузовиков этот сдвиг в предпочтениях покупателей не стал революционным, но и не остался незамеченным. После десятилетий оказания помощи клиентам в выборе компонентов, подходящих для одного или двух двигателей, сегодняшние продавцы грузовиков, как ожидается, предложат свои знания для широкого выбора конфигураций трансмиссии.

В компании Mack, которая предлагает свои 11- и 13-литровые двигатели MP7 и MP8 / MP8HE вместе с двигателями Cummins ISX12 и ISX12N для дорожных тракторов Anthem, директор по стратегии продуктов Рой Хортон говорит, что многие сегменты клиентов обратили свое внимание на варианты двигателей компании меньшего размера для уменьшения веса и увеличения полезной нагрузки.

«Региональные перевозчики и перевозчики LTL, которые ищут хорошую мощность для своих приложений, по-прежнему проявляют наибольший интерес к двигателям меньшего объема», — говорит он.«Эти двигатели физически меньше, что дает им преимущество в весе. Их меньший рабочий объем также помогает им достичь большей топливной экономичности ».

Дон Блейк, новый менеджер по продажам грузовиков Inland Kenworth, говорит, что ставки покупки двигателей Paccar MX11 и MX13 для его клиентской базы аналогичным образом связаны с рабочим циклом. «Клиенты, использующие самосвалы или дневные кабины, которые хотят максимально снизить вес», — говорит он.

В то время как профессиональные рынки и доставка на последний километр могут иметь наибольший смысл для двигателей меньшего размера, Блейк говорит, что не каждый заказчик идеально вписывается в рабочий цикл для конфигурации двигателя.Он говорит, что профессиональные клиенты Inland Kenworth на Гавайях в подавляющем большинстве предпочитают 15-литровый двигатель Cummins из-за пересеченной вулканической и гористой местности, где они используются. И наоборот, заказчик, выполняющий специальный маршрут OTR по равнинной местности, такой как Великие равнины или Средний Запад, может пожертвовать некоторыми лошадиными силами ради экономии топлива, предлагаемой вариантами с 11-, 12- и 13-литровыми двигателями.

Стив Хэнкок говорит, что кое-что из этого видел со своей клиентской базой в Арканзасе, особенно среди перевозчиков с выделенными региональными маршрутами.

DTNA заявляет, что процентные ставки на ее 13- и 15-литровые двигатели Detroit Diesel неуклонно растут.

«Если вы управляете грузовиком на ногах или держите его на выделенном маршруте, по которому он каждый день возвращается к терминалу, вам действительно не понадобится 72-дюймовая. для этого спала с 15-литровым двигателем », — говорит Хэнкок, директор по новым грузовикам Doggett Freightliner из Арканзаса.

Он добавляет, что предоставление таких рекомендаций важно для дилеров, чтобы поддерживать прочные отношения с новым покупателем грузовых автомобилей.Очень немногие автопарки полагаются исключительно на опыт дилера при выборе нового трактора, но все ценят хорошую информацию.

«Мы хотим, чтобы наши клиенты максимально использовали свои технические характеристики, чтобы они могли получать как можно больше дохода и получать от грузовика максимальную отдачу», — говорит он.

Другим клиентам Daimler Trucks в Северной Америке (DTNA) рекомендуется использовать опыт своих дилеров таким же образом.

«Клиентам рекомендуется работать со своими дилерами и нашими техническими торговыми представителями, чтобы выбрать правильный двигатель и конфигурацию трансмиссии для своих конкретных потребностей», — говорит Майкл Янг, менеджер по маркетингу Detroit Diesel.«Не многие автопарки работают одинаково, и наши индивидуальные решения позволяют им получить наилучшую возможную комбинацию».

В Detroit Diesel, где в следующем году будет запущен двигатель DD15 пятого поколения, Янг говорит, что количество приемок для его 13- и 15-литровых двигателей растет аналогичными темпами. Янг добавляет, что, хотя Детройт и DTNA ознакомились с рыночными данными, которые показывают изменения в отрасли с большей долей, приходящейся на 13-литровые двигатели, «сочетание DTNA осталось неизменным, и я вижу, что основной движущей силой изменений является изменение объемов со стороны конкурентов. сторонние двигатели к собственным 13-литровым двигателям собственной разработки.”

Хортон говорит, что любой будущий бум для двигателей меньшего объема, вероятно, будет привязан к дальнейшей регионализации маршрутов. «Двигатели меньшего объема останутся хорошим выбором для многих приложений, особенно тех, которые работают с меньшим весом, на короткие расстояния и с меньшими прицепами», — говорит он.

Самый большой недостаток двигателей меньшего объема проявляется в конце цикла владения ими. Стоимость большинства 15-литровых двигателей при перепродаже все еще превосходит их 11-13-литровые аналоги.

Блейк считает, что еще одна причина, по которой клиенты на рынках коротких перевозок и профессионального обучения более склонны к двигателям меньшего объема, — это их склонность работать в течение более длинных торговых циклов, чем их коллеги из OTR.

«Торговый цикл — вот о чем все», — говорит он. «Вы должны подумать о том, какой будет спрос на грузовик [и двигатель], когда придет время от них избавиться».

Блейк добавляет двигатели меньшего объема, используемые в обычных 15-литровых двигателях, которые особенно сильно пострадали на рынке подержанных грузовиков.«Вы можете сделать то же самое с 11-литровым двигателем, что и с 15-литровым, но с 15-литровым вам не придется так усердно работать. «Проехать 600 000 миль на обоих двигателях — это не одно и то же», — говорит он.