Что такое рабочий цикл двигателя: Рабочий цикл четырехтактного и двухтактного двигателей: описание и принцип работы

Содержание

Рабочий цикл двигателя: что это такое

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

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

Содержание статьи

Рабочий цикл ДВС: что нужно знать

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

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

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

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

Как работает четырехтактный бензиновый двигатель

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

На такте впуска коленчатый вал двигателя делает первую половину оборота, при этом поршень из ВМТ движется в НМТ. В этот момент открыт впускной клапан, а выпускной клапан закрыт. При движении поршня вниз в цилиндре образуется разрежение, в результате чего в цилиндр «засасывается» топливно-воздушная смесь через открытый впускной клапан. Рабочая смесь состоит из воздуха и распыленного топлива (в некоторых двигателях на такте впуска поступает только воздух).

Следующим тактом является сжатие. После того, как произойдет наполнение цилиндра топливно-воздушной смесью, коленвал начинает совершать вторую половину оборота. В этот момент поршень начинает подниматься из НМТ в ВМТ. При этом впускной клапан уже закрыт. Далее поршень сжимает смесь в герметично закрытом цилиндре. Чем больше уменьшается объем цилиндра, тем сильнее сжимается смесь. Результатом такого сжатия является повышение температуры смеси.
К тому времени, когда поршень подойдет к концу такта сжатия (практически дойдет до ВМТ), смесь в бензиновых двигателях воспламеняется от внешнего источника (электрическая искра на свече зажигания). Затем топливный заряд сгорает, в результате в цилиндре резко повышается температура и давление. В этот момент поршень уже перемещается обратно из ВМТ в нижнюю мертвую точку, принимая на себя энергию расширяющихся газов.

Далее от поршня через шатун энергия передается на КШМ, позволяя вращать коленчатый вал двигателя. Коленвал в это время делает третий по счету полуоборот, а движение поршня из ВМТ в НМТ называется рабочим ходом поршня.

После того, как поршень почти дойдет до НМТ в конце рабочего хода, происходит открытие выпускного клапана. После этого давление в цилиндре снижается, несколько падает и температура. Затем начинается такт выпуска. В это время коленчатый вал совершает последний полуоборот, при этом поршень снова поднимается из НМТ в ВМТ, буквально «выталкивая» отработавшие газы из цилиндра через открытый выпускной клапан в выпускной коллектор.

Работа четырехтактного дизельного ДВС

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Синхронная работа нескольких цилиндров

Выше были описан принцип работы ДВС, при этом рассматривались процессы в одном цилиндре.

Однако, как известно, большинство двигателей являются многоцилиндровыми. Для того чтобы добиться ровной и синхронной работы всех цилиндров, рабочий ход поршня в каждом отдельном цилиндре должен происходить через равный промежуток времени (одинаковые углы поворота коленвала).

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

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

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

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

Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания

Категория:

1Отечественные автомобили

Публикация:

Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания

Читать далее:

Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания

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

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

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

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Температура смеси в конце впуска 75— 125 °С.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

После окончания такта выпуска- начинается новый рабочий цикл.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рекламные предложения:

Читать далее: Маховик и картер

Категория: — 1Отечественные автомобили

Главная → Справочник → Статьи → Форум

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 двигателей — Энциклопедия по машиностроению XXL

Движущие силы обеспечивают движение механизма, их работа за промежуток времени, равный времени рабочего цикла двигателя положительна. Направления этих сил должны совпадать или составлять острые углы с направлениями скоростей точек их приложения. Вместе с тем на отдельных этапах рабочего цикла это условие может быть нарушено и движущие силы могут совершать отрицательную работу. Например, в двигателе внутреннего сгорания движущей силой является сила давления газов, действующая на поршень.

При сжатии рабочей смеси работа этой силы становится отрицательной. [c.56]
Экономичность действительного рабочего цикла двигателя оценивается индикаторным кпд r i и удельным индикаторным расходом топлива 6j. [c.162]

Рабочий цикл двигателя оценивают еще по так называемому относительному к.п.д. т]о который представляет собой отношение индикаторного к. п. д. к термическому, т. е. [c.436]

По способу осуществления рабочего цикла двигатели могут быть двухтактные и четырехтактные. [c.152]

В свете сказанного приобретает большое значение разработка такого метода, который позволял бы рассчитывать величину индикаторного к. п. д. с достаточной точностью на основании лишь данных по параметрам рабочего цикла двигателя, доступным определению простыми экспериментальными и расчетными средствами. [c.258]

Результатом суммарного влияния всех факторов явится изменение параметров рабочего цикла двигателя в процессе разгона по сравнению с соответствующими установившимися режимами. [c.262]

Используя построенные графики и уравнение (13), определяются искомые параметры рабочего цикла двигателя в зависимости от времени. [c.268]

Идеализируя рабочий цикл двигателей быстрого сгорания как четырехтактных, так и двухтактных, получаем термодинамический цикл, называемый циклом Отто (рис. 11-5). В этом цикле адиабата 1-2 соответствует процессу сжатия рабочей смеси, изохора 2-3 — процессу [c.186]

Идеализируя рабочий цикл двигателей постепенного сгорания как четырехтактных, так и двухтактных, получаем термодинамический цикл, называемый циклом Дизеля т (рис. 11-8). В этом цикле адиабата [c.188]

Периодически повторяющийся в определенной последовательности процесс, происходящий в цилиндре и вызывающий превращение тепловой энергии в механическую работу, называется рабочим циклом двигателя. [c.10]

Что такое рабочий цикл двигателя Из каких тактов он состоит [c.15]

Рабочим циклом двигателя называется совокупность процессов, происходящих в цилиндре в определенной последовательности — впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. [c.13]

При установке на коленчатом валу нескольких цилиндров (см. рис. 2.3) в один и тот же момент времени все они находятся на разных стадиях (тактах) рабочего цикла. Так, например, если в первом цилиндре четырехцилиндрового двигателя (рис. 2.3, а) происходит рабочий ход, то в четвертом цилиндре при таком же положении поршня -впуск рабочей смеси (для карбюраторных двигателей) или всасывание воздуха (для дизелей), второй цилиндр работает на сжатие рабочей смеси, а третий — на выпуск отработавших газов. Таким образом, рабочий ход осуществляется последовательно цилиндрами 1, 3, 2 и 4. При этом за счет энергии рабочего хода одного цилиндра преодолеваются как внешние сопротивления, так и сопротивления перемещениям поршней других цилиндров, находящихся в других стадиях рабочего цикла двигателя. [c.28]

С точки зрения термодинамики рабочий цикл двигателя Стирлинга определяется как замкнутый регенеративный цикл (гл. 2). [c.14]

В двигателях Стирлинга применяются регенеративные теплообменники (регенераторы), размещенные в каналах, по которым газ перемещается между горячей и холодной зонами двигательной установки. Функцией регенератора является попеременное накопление и возвращение части тепловой энергии, полученной в рабочем цикле двигателя. Передача энергии пульсирующему газовому потоку должна происходить таким образом, чтобы свести к минимуму подвод тепла к установке и в [c.20]

Рис. 1.14. Полный рабочий цикл двигателя, работающего по схеме фирмы Филипс .

К рабочим характеристикам двигателя обычно относят максимальную выходную мощность или средний крутящий момент при заданной скорости вращения вала. Если требуются более подробные сведения, то обычно рассматривают зависимость момента или мощности от скорости вращения. Еще большую информацию о динамике машины можно получить, определив возмущения крутящего момента при изменении угла поворота кривошипа за один рабочий цикл двигателя. Диаграммы крутящий момент —угол поворота кривошипа представляют особый интерес для инженера, исследующего динамику двигателя. По этим данным определяют скорости вращения вала, при которых могут возникать недопустимые вибрации двигателя, и решают, нужен ли маховик, и если нужен, то какого размера. [c.279]

Метод теоретического анализа рабочего цикла двигателя, в котором процессы сжатия и расширения принимаются адиабатными, а процессы теплообмена — изотермическими. [c.455]

Процессы, составляющие рабочий цикл двигателя, осуществляются преимущественно за период перемещения поршня из одной мертвой точки в другую. Каждое из указанных перемещений поршня (ход поршня) называется тактом. Двигатели, у которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала, называются четырехтактными. Если же рабочий цикл осуществляется за два хода поршня или один оборот коленчатого вала, то такие двигатели называются двухтактными. Схема четырехтактного двигателя показана на фиг. 11-3. [c.271]

Нами рассмотрен характер протекания отдельных процессов, образующих рабочий цикл двигателя. [c.286]

Устройство и рабочий цикл двигателей с впрыском бензина 305 [c.305]

УСТРОЙСТВО И РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЕЙ С ВПРЫСКОМ [c.305]

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЯ [6, 9] [c.11]

Тактность двигателя. Тактностью двигателя называют число тактов, приходящихся на один рабочий цикл двигателя. [c.15]

Расчет на износ. Расчет трущихся деталей автомобильных и тракторных двигателей на износ обычно сводится к определению максимальных и средних удельных давлений на соприкасающиеся поверхности этих деталей. В некоторых случаях, как, например, при построении диаграмм предполагаемого износа шеек коленчатого вала, необходимо определять изменение давлений по величине и направлению за рабочий цикл двигателя. Кроме величины удельного давления на износ двигателя влияют многие факторы, в том числе тепловое состояние двигателя, конструкция, жесткость, относительная скорость движения соприкасающихся деталей и величина зазоров между ними, состояние трущихся поверхностей, качество и количество подаваемого масла, давление в масляном слое и т. д. Учесть с достаточной точностью влияние всех перечисленных факторов на износ двигателя расчетом пока еще невозможно. Вследствие этого при проектировании двигателя осуществляется ряд проверенных на практике, технологических и конструктивных мероприятий, уменьшающих его износ. К числу их относятся подбор выгодного сочетания материалов трущихся пар, обеспечение необходимой конструктивной их формы и жесткости, обеспечение быстрого прогрева двигателя при пуске, поддержание во время [c.51]

Характеристика активного тепловыделения — основа теплового процесса, конечным полезным результатом которого является индикаторная работа цикла. Количество и динамика подвода тепла к рабочему телу, описываемые характеристикой активного тепловыделения, определяют основные показатели и параметры рабочего цикла.С другой стороны, характеристика активного тепловыделения представляет конечное проявление сгорания и теплопередачи.Образно выражаясь, характеристика активного тепловыделения является как бы мостом, связывающим сгорание как физико-химическое явление с его термодинамическим отражением в рабочем цикле двигателя. Отсюда вытекает необходимость исследования тепловыделения с двух сторон. Во-первых, исследуются связи между сгоранием и тепловыделением, во-вторых,— между тепловыделением и параметрами индикаторного процесса. [c.38]

В. А. Константинов. Общий рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания. Тепло, сообщенное рабочему телу по закону произвольной прямой. Автомобильный мотор , № 5, 1939, Изд. НКХ РСФСР. [c.196]

Циклом двигателя внутреннего сгорания называется процесс преобразования получаемой при сжигании топлива тепловой энергии в механическую. Различают три рабочих цикла двигателей [c.5]

Поршни воспринимают давление газов при рабочем цикле двигателя. Поршень 13 (рис. 19) обычно отлит из алюминиевого сплава, так как для уменьшения инерционных сил вес его должен быть минимальным. [c.46]

Из рабочего цикла двигателя видно, что полезная работа совершается только в течение рабочего хода, а остальные три такта являются вспомогательными. Для равномерности вращения коленчатого вала на его конце устанавливают маховик, обладающий значительной массой. Маховик получает энергию при рабочем ходе и часть ее отдает на совершение вспомогательных тактов. [c.15]

Приведенное выше подразделение рабочих циклов двигателей является условным и принимается по аналогии с рассматриваемыми в термодинамике тремя идеальными циклами ДВС, лежащими в основе реальных рабочих циклов. [c.6]

Вибе И. И, новое о рабочем цикле двигателей. Москва— Свердловск, Машгиз, 1962, с. [c.128]

Осуществление рабочего цикла двигателей внутреннего сгорания в одном цилиндре (в одной полости) с малыми потерями теплоты и значительным перепадом температур между источником теплоты и холодильником обеспечивает высокую экономичность этих двигателей. Высокая экономичность является одним из положительных качеств двигателей внутреннего сгорания. [c.13]

Если рабочий цикл двигателя происходит по схеме, описанной выше, то обеспечивается хорошее смесеобразование и использование рабочего объема цилиндра (коэффициент избытка воздуха а=0,8-н1,1). Однако ограниченность степени сжатия смеси не позволяет улучшить экономичность двигателя, а необходимость в принудительном зажигании усложняет его конструкцию. [c.18]

Индикаторная диаграмма, снятая с двигателя, изображает рабочий цикл, а площадь, ограниченная ею,— в определенном масштабе индикаторную работу цикла. На рис. 11 показаны индикаторные диаграммы рабочего цикла двигателей, из которых видно, что в четырехтактных двигателях площадь диаграммы, определяющая работу за цикл (рис. 11, а), состоит из площади, соответствующей положительной индикаторной работе, полученной за такты сжатия и расширения, и площади, представляющей собой работу газов при осуществлении тактов выпуска и впуска. [c.32]

Постепенное изменение сложившихся взглядов на содержание стандартов на детали машин можно показать на примере стандартов на часто сменяемые детали тракторов и автомобилей и их двигателей. Психологический фактор здесь проявлялся следующим образом. Можно ли, например, установить стандарт размеров на поршневой палец, являющийся массовой деталью многоотраслевого применения Казалось бы, можно построить размерный ряд поршневых пальцев с двумя главными размерами — диаметр и длина — и несколькими дополнительными размерами. Однрко практика подсказывает, что такая размерная стандартизация еще не будет жизненной, ибо условия выбора конструкции и размеров поршневых пальцев зависят от многих факторов. К числу их относятся особенности рабочего цикла двигателя или компрессора, число оборотов, степень сжатия, рабочая температура, заданная долговечность шатунно-поршневой группы, материал и термообработка, посадка пальца, конструкция-пальца и его крепление, режим работы двигателя или компрессора и т. д. Поэтому стандартизованный размерный ряд поршневых пальцев будет носить только формальный характер. [c.174]

Для оценки степени созершепства рабочего цикла двигателя и производства всевозможных расчетов, касающихся обслуживающих двигатель систем и агрегатов (охлаждения, наддува, выпуска и др.), необходимо знать величины коэффициентов полезного действия эффективного, индикаторного, механического и составляющих теплового баланса. [c.258]

Характер реальных процессов в этом двигателе отражает его индикаторная диаграмма (рис. 11-2), в которой точка 1 соответствует крайнему положению поршня. Когда поршень находится 3 этом положении, открывается всасывающий клапан в первый ход поршня (сверху вниз) сопровождается всасыванием рабочей смеси из карбюратора в цилиндр по линии 1-2. При подходе поршня к другому крайнему положению (точка 2) всасывающий клапан закрывается и второй ход лоршпя (снизу вверх) сопровождается сжатием рабочей смеси по линии 2-3. При подходе поршня к крайнему верхнему положению (точка 3) в свече происходит искровой разряд, смесь поджигается и практически мгновенно сгорает с резким повышением давления и температуры (линия 3-4). Под давлением продуктов сгорания поршень совершает третий ход (сверху вниз), который является рабочим ходом. При этом продукты сгорания расширяются по линии 4-5. Когда поршень подходит к крайнему нижнему положению (точка 5), открывается выхлопной клапан и последний, четвертый ход поршня сопровождается выхлопом отработавших газов по линии 5-1, которая и замыкает рабочий цикл двигателя. [c.184]

Последовательность тактов рабочего цикла двигателя и изменение давления газов при каждом ходе поршня в зависимости от его пололсения в цилиндре возможно записать при помощи особого прибора — индикатора. Кривая, вычерчиваемая индикатором при такой записи, называется индикаторной диаграммой. По ней можно проанализировать рабочий цикл двигателя, [c.4]

Число вспышек в цилиндре завиеит от числа оборотов коленчатого вала и рабочего цикла двигателя (двух- или четырехтактный), Чем больше число оборотов, тем больше теплоты получит изолятор. В двухтактном двигателе при том же числе оборотов коленчатого вала, что и в четырехтактном, число вспышек в два [c.62]

И. И. Вибе. Полуэмпирическое уравнение скорости сгорания в двигателях. В сб. жПоршневые двигатели внутреннего сгорания .Изд-во АН СССР. 1956 Расчет рабочего цикла двигателя с учетом скорости сгорания и угла опережения воспламенения. Автомобильная промышленность , № 1, 1957. [c.196]

На рис. 1 тонкпми линиями показаны теоретические индикаторные диаграммы, представляющие собой изображение полного рабочего цикла двигателя в координатах р — V. На диа- [c.29]

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 >>

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.

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*

4 типа рабочих циклов двигателя, которые должен знать каждый инженер

Что такое рабочие циклы двигателя?

При выборе двигателя важно учитывать требуемый рабочий цикл, чтобы двигатель соответствовал потребностям приложения. Это сообщение в блоге и прилагаемое к нему видео с световым табло предоставят базовое введение в рабочие циклы мотоциклов и некоторые из наиболее распространенных типов рабочих циклов.

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

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

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

# 2 Кратковременная работа (S2)

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

Периодическая работа (S3-S8)

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

# 3 Прерывистый периодический режим (S3)

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

# 4 Непрерывная работа с электрическим торможением (S7)

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

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

Заключение

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

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

Вы понимаете разницу между ездовым циклом и рабочим циклом?

Одним из ключей к успешному повышению энергоэффективности, сокращению выбросов и снижению затрат на электроэнергию грузовых автомобилей является хорошее знание привода и рабочих циклов. Хотя эти два термина связаны между собой, они имеют очень разные значения.«Тем, кто занимается проектированием или эксплуатацией профессиональных транспортных средств, важно знать разницу», — говорит Боб Джонсон, директор по связям с автопарком NTEA (www.ntea.com), Ассоциации производителей рабочих грузовиков.

«Проще говоря, ездовой цикл определяет, как используется автомобиль», — говорит он. «Рабочий цикл определяет, сколько автомобиль используется».

NTEA представляет компании, которые производят, распространяют, устанавливают, продают, ремонтируют и покупают коммерческие грузовики, кузова грузовиков, грузовое оборудование, прицепы и аксессуары.

СКОРОСТЬ И ВРЕМЯ

«Циклы движения обычно представлены в виде графика, показывающего зависимость скорости автомобиля от времени», — поясняет Джонсон. «Данные для определения цикла движения могут быть собраны с использованием различных технологий, таких как специальный бортовой регистратор данных, телематика или загрузка данных из шины CAN (сеть контроллера)».

CAN-шина — это сеть, которая соединяет отдельные системы и датчики в качестве альтернативы обычным многопроволочным ткацким станкам.

По его словам, с помощью данных, представленных в виде графика ездового цикла, можно определить критическую статистику эксплуатации автомобиля.Сюда входят такие вещи, как:

Максимальная скорость.
Средняя скорость.
Количество и частота запусков и остановок транспортного средства.
Время простоя.
Время выключения двигателя.
Общее количество моточасов за цикл

«Другие важные данные, такие как требования к экспорту мощности, также могут регистрироваться, но обычно они представлены в виде периодов холостого хода двигателя на графике базового ездового цикла», — отмечает Джонсон. «Если ваши операции включают периоды экспорта электроэнергии, соберите дополнительные данные для предоставления оперативной информации.”

Сюда должны входить такие вещи, как:

Отбор мощности (ВОМ) или другое время экспорта мощности.
Время ожидания при экспорте энергии. Это когда двигатель работает, но мощность не экспортируется.
Обороты двигателя во время цикла экспорта мощности.
Цикл нагрузки при экспорте мощности (минимальный, максимальный, средний, длительность и т. Д.).

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АВТОМОБИЛЯ

Джонсон из

NTEA говорит, что, определяя рабочий цикл транспортного средства, можно получить информацию о том, как часто используется транспортное средство, а не о том, как оно используется.Типичная информация о рабочем цикле включает адресацию данных:

Часы / смены в день.
Дней в неделю или другой цикл измерения.
Всего миль за цикл измерения.
Типичный (средний) профиль нагрузки.
Профиль пиковой нагрузки.

НЕ ТО ЖЕ

«Определяя ездовые и рабочие циклы для вашего автопарка, помните, что не все автомобили будут иметь одинаковый профиль, — предупреждает Джонсон, — и что профили для данного транспортного средства могут со временем меняться.”

Возьмем, к примеру, грузовик для доставки, который загружает полки в местных продуктовых магазинах и магазинах товаров повседневного спроса. Подобный грузовик, принадлежащий той же компании и выполняющий те же функции для магазинов, расположенных в более сельских районах, будет иметь совершенно разные ездовые и рабочие циклы.

«Эти вариации могут иметь решающее значение при оценке эффективности различных технологий и даже при выборе вариантов шасси и оборудования при проектировании транспортного средства», — говорит он.

Основные изменения привода и рабочего цикла с течением времени чаще встречаются в холодном климате, чем в теплых регионах, отмечает Джонсон.«Муниципальный флот в районе снежного пояса будет иметь совершенно разные приводные и рабочие циклы во время строительного сезона в теплую погоду, в отличие от зимнего сезона борьбы со снегом и льдом».

Коммунальные и строительные автопарки в более холодном климате также имеют большие различия в циклах, добавляет он, и в некоторых случаях автомобили могут быть на время неработающие в плохую погоду.

«Циклы движения могут отличаться и в более теплом климате, но обычно изменения будут менее радикальными», — продолжает он.«В любом случае, определяя свой приводной и рабочий циклы, важно определять сезонные изменения цикла или отслеживать цикл в течение как минимум полного года».

АНАЛИЗ ДАННЫХ

Понимание рабочих циклов и ездовых циклов также может помочь в разработке соответствующих циклов технического обслуживания для различных классов транспортных средств, прогнозирования общего срока службы транспортного средства и т. Д., Отмечает Джонсон из NTEA.

Большинство менеджеров автопарков разрабатывают циклы технического обслуживания для различных классов транспортных средств, а также планируют общий срок службы транспортного средства и т. Д.- говорит Джонсон из NTEA. Однако во многих случаях это предварительный анализ, а не наличие достоверных данных.

Освоив ездовые и рабочие циклы, автомобили могут быть лучше спроектированы с наиболее подходящими характеристиками и опциями, а программы технического обслуживания могут быть оптимизированы.

ПЕРЕДОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Кроме того, знание приводных и рабочих циклов также «особенно важно» при внедрении передовых технологий, из которых можно выбирать из множества альтернатив », — отмечает Джонсон.

«Прежде чем делать выбор, определите свои цели и установите реалистичные критерии оценки эффективности», — советует он. «Затем выберите технологии, которые вы потенциально собираетесь внедрить.

«Тщательный анализ ваших ездовых циклов поможет вам выбрать технологии, которые могут оказаться жизнеспособными для вашего автопарка. Затем вы можете проанализировать свои рабочие циклы, чтобы определить, является ли ваш потенциальный выбор жизнеспособным, исходя из финансовых показателей и использования транспортного средства.

«Большинство экологически чистых транспортных средств достигают оптимальных характеристик в определенных ездовых циклах», — говорит Джонсон.«Анализируя ездовые циклы для определенных групп транспортных средств в парке, вы можете сосредоточиться на одной или нескольких технологиях, которые лучше всего подходят для этого приложения».

Чтобы проиллюстрировать это, он привел несколько ситуаций:

Цикл движения для группы приложений включает в себя очень малый пробег за период анализа, низкую среднюю скорость, пуски и остановки, а также значительное количество случайных (связанных с трафиком) простоев. В этом случае жизнеспособной альтернативой может быть использование какого-либо типа гибридного автомобиля или транспортного средства с аккумуляторным приводом.

Такие технологии, как аэродинамика, шины с низким сопротивлением качению и системы ограничения скорости транспортных средств, будут иметь небольшую ценность или не будут иметь никакой ценности.

Если будет принято решение остаться с обычным транспортным средством — в отличие от гибридного или электрического — системы управления холостым ходом, электрификация дополнительной нагрузки и оптимизация трансмиссии могут обеспечить жизнеспособную прибыль.

Данные ездового цикла показывают, что транспортное средство движется в основном на высоких скоростях (открытое шоссе) с минимальным количеством остановок и имеет ограниченное время простоя.Здесь адаптация гибридной трансмиссии или усовершенствованной системы управления холостым ходом может оказаться непрактичной. Вместо этого использование аэродинамического пакета в сочетании с шинами с низким сопротивлением качению и тщательным планом снижения веса шасси, вероятно, обеспечит значительные преимущества.
Если анализ рабочего цикла документирует тот факт, что грузовик, рассматриваемый для перевода на КПГ, должен будет заправляться в течение обычного рабочего дня, необходимость в компрессорной станции с быстрой заправкой (в отличие от заправки по времени) на месте или доступ к необходимо учитывать еще один объект быстрого заполнения.

Хорошо спроектированные и обслуживаемые самосвалы повышают производительность. Понимание различий между ездовым циклом и рабочим циклом может помочь убедиться, что автомобили оптимизированы для предполагаемого применения.

40 CFR § 1033.530 — Рабочие циклы и расчеты. | CFR | Закон США

§ 1033.530 Рабочие циклы и расчеты.

В этом разделе описывается, как применить рабочий цикл к измеренным уровням выбросов для расчета средневзвешенных значений выбросов.

(a) Стандартные рабочие циклы и расчеты. Таблицы 1 и 2 этого раздела показывают рабочий цикл, который следует использовать для расчета средневзвешенных за цикл интенсивностей выбросов для локомотивов, оборудованных двумя режимами холостого хода, восемью ступенями движения и, по крайней мере, одной меткой динамического тормоза и испытанных с использованием цикла испытаний локомотивов. Используйте соответствующие весовые коэффициенты для вашего локомотива и рассчитайте средневзвешенные выбросы, как указано в 40 CFR часть 1065, подраздел G.

Таблица 1 в § 1033.530 — Весовые коэффициенты стандартного рабочего цикла для расчета уровней выбросов для локомотивов с несколькими настройками холостого хода

Настройка выемки	Тестовый режим	Весовые коэффициенты для линейной тяги	Весовые коэффициенты для линейной тяги (без динамического тормоза)	Переключить весовые коэффициенты
Низкий холостой ход	А	0,190	0,190	0,299
Нормальный холостой ход	B	0.190	0,315	0,299
Динамический тормоз	С	0,125	( ⁾	0,000
Паз 1	1	0,065	0,065	0,124
Паз 2	2	0,065	0,065	0,123
Паз 3	3	0,052	0,052	0.058
Паз 4	4	0,044	0,044	0,036
Паз 5	5	0,038	0,038	0,036
Паз 6	6	0,039	0,039	0,015
Паз 7	7	0,030	0,030	0,002
Паз 8	8	0.162	0,162	0,008

, таблица 2 по § 1033.530 — Весовые коэффициенты стандартного рабочего цикла для расчета уровней выбросов для локомотивов с настройкой одиночного холостого хода

Настройка выемки	Тестовый режим	Линейные перевозки	Линейные перевозки (без динамического тормоза)	Переключатель
Нормальный холостой ход	А	0,380	0,505	0,598
Динамический тормоз	С	0.125	( ⁾	0,000
Паз 1	1	0,065	0,065	0,124
Паз 2	2	0,065	0,065	0,123
Паз 3	3	0,052	0,052	0,058
Паз 4	4	0,044	0,044	0,036
Паз 5	5	0.038	0,038	0,036
Паз 6	6	0,039	0,039	0,015
Паз 7	7	0,030	0,030	0,002
Паз 8	8	0,162	0,162	0,008

(b) Пазы холостого хода и динамического тормоза. Процедуры испытаний обычно требуют, чтобы вы измеряли выбросы при двух режимах холостого хода и одном динамическом торможении, как показано ниже:

(1) Если ваш локомотив оснащен двумя настройками холостого хода и одной или несколькими настройками динамического торможения, измерьте выбросы как при настройках холостого хода, так и при настройке динамического тормоза наихудшего случая, и взвесьте выбросы, как указано в соответствующей таблице этого раздела.Если неочевидно, какая настройка динамического тормоза соответствует наихудшему случаю, выполните одно из следующих действий:

(i) Вы можете измерить выбросы и мощность в каждой точке динамического торможения и усреднить их вместе.

(ii) Вы можете измерять выбросы и мощность в точке динамического торможения с минимальной мощностью.

(2) Если ваш локомотив оснащен двумя настройками холостого хода и не оборудован динамическим тормозом, используйте нормальный весовой коэффициент холостого хода 0,315 для цикла протяженности линии. Если ваш локомотив оборудован только одним режимом холостого хода и не имеет динамического тормоза, используйте весовой коэффициент холостого хода, равный 0.505 для линейного цикла.

(c) Нестандартные насечки или без них. Если ваш локомотив оснащен более или менее 8-ю пропульсивными выемками, порекомендуйте альтернативный цикл испытаний, основанный на конфигурации используемого локомотива. Если у вас нет данных, демонстрирующих, что ваш локомотив будет работать иначе, чем обычные локомотивы, рекомендуйте весовые коэффициенты, которые согласуются с весовыми коэффициентами мощности для указанного рабочего цикла. Например, средний коэффициент нагрузки для вашего рекомендуемого цикла (взвешенная за цикл мощность, деленная на номинальную мощность) должен быть эквивалентен таковому у обычных локомотивов.Мы также можем разрешить использование стандартных уровней мощности, указанных в таблице 3 этого раздела, для нестандартных испытаний локомотивов при условии нашего предварительного одобрения. Этот параграф (c) не позволяет испытывать двигатели без учета фактических надрезов, которые будут использоваться.

, таблица 3 по § 1033.530 — Стандартные уровни мощности в режущем узле, выраженные в процентах от номинальной мощности

	процентов
Нормальный холостой ход	0,00
Динамический тормоз	0.00
Паз 1	4,50
Паз 2	11,50
Паз 3	23,50
Паз 4	35,00
Паз 5	48,50
Паз 6	64,00
Паз 7	85,00
Паз 8	100,00

(d) Дополнительное тестирование модального цикла с линейным изменением скорости.В таблицах 1 и 2 параграфа 1033.520 показаны весовые коэффициенты, которые следует использовать для расчета средневзвешенных за цикл интенсивностей выбросов для применимого модального цикла локомотива с линейным изменением скорости. Используйте весовые коэффициенты для линейного модального цикла для вашего локомотива и рассчитайте средневзвешенные выбросы, как указано в 40 CFR часть 1065, подраздел G.

(e) Автоматический пуск и остановка. Для локомотива, оборудованного функциями, которые выключают двигатель после продолжительных периодов простоя, умножьте измеренную интенсивность выбросов на холостом ходу на холостом ходу применимых испытательных циклов на коэффициент, равный единице, минус расчетное сокращение доли времени холостого хода, которое приведет к в использовании из функции выключения.Не применяйте этот коэффициент к взвешенной мощности холостого хода. Применение этой регулировки подлежит нашему одобрению, если частичное сокращение времени простоя, которое, по оценкам, является результатом функции отключения, превышает 25 процентов. Этот параграф (е) не применяется, если на локомотив распространяется (или будет) отдельный сертификат для управления холостым ходом.

(е) Многодвигательные локомотивы. Этот параграф (f) применяется к локомотивам с несколькими двигателями, у которых все двигатели идентичны во всех существенных отношениях.В случаях, когда мы разрешаем испытание двигателя на динамометрическом стенде, вы можете протестировать отдельный двигатель в соответствии с хорошей инженерной оценкой, если вы проверяете его в рабочих точках, в которых двигатели будут работать при установке в локомотив (за исключением остановки и запуска). Взвесьте результаты, чтобы отразить энергопотребление / распределение мощности используемой конфигурации для каждой настройки выемки.

(g) Репрезентативные испытательные циклы для свежеизготовленных локомотивов. Как указано в этом параграфе (g), от производителей может потребоваться использование альтернативного цикла испытаний для свежеизготовленных локомотивов Уровня 3 и более поздних.

(1) Если вы определяете, что добавляете конструктивные особенности, которые сделают ожидаемый средний рабочий цикл любого из недавно произведенных семейств локомотивных двигателей значительно отличающимся от применяемого в иных случаях цикла испытаний (включая весовые коэффициенты), вы должны уведомить мы и рекомендуем альтернативный цикл испытаний, который представляет ожидаемую среднюю продолжительность рабочего цикла. Вы также должны получить предварительное одобрение, прежде чем начинать сбор данных для поддержки альтернативного цикла тестирования.Мы укажем, следует ли использовать рабочий цикл по умолчанию, рекомендуемый цикл или другой цикл, в зависимости от того, какой цикл, по нашему мнению, лучше всего соответствует ожидаемой работе.

(2) Положения данного параграфа (g) по-разному применяются к различным типам локомотивов, а именно:

(i) Для локомотивов линейной тяги уровня 4 и более поздних используйте цикл, требуемый пунктом (g) (1) этого раздела, чтобы продемонстрировать соответствие стандартам цикла линейной тяги.

(ii) Для локомотивов с переключением уровней 3 и более поздних используйте цикл, требуемый пунктом (g) (1) этого раздела, чтобы продемонстрировать соответствие стандартам циклов переключения.

(iii) Для локомотивов линейной тяги Уровня 3, если мы укажем альтернативный цикл, используйте его, чтобы показать соответствие стандартам линейного цикла. Если вы включаете локомотивы в программу ABT в подразделе H этой части, рассчитайте кредиты цикла линейной перевозки (положительные или отрицательные), используя альтернативный цикл и стандарты цикла линейной тяги. Считается, что ваш локомотив также генерирует такое же количество кредитов цикла переключения.

(3) Для всех локомотивов, сертифицированных с использованием альтернативного цикла, включите описание цикла в руководство для владельцев, чтобы локомотив можно было реконструировать с использованием того же цикла.

(4) Например, если ваши недавно изготовленные локомотивы для линейной тяги оснащены функциями управления нагрузкой, которые изменяют режим работы локомотива, когда он находится в составе, и такие функции приведут к тому, что локомотивы будут работать не так, как в других случаях применимой линии. -ремонтный цикл, мы можем потребовать от вас пройти сертификацию с использованием альтернативного цикла.

(5) См. Параграф (h) этого раздела, где описаны конструктивные особенности с изменяющимся циклом, которые также приводят к экономии энергии.

(h) Расчетные поправки для энергосберегающих конструктивных особенностей.Положения этого параграфа (h) применяются к локомотивам, оснащенным новыми энергосберегающими конструктивными особенностями локомотивов. Они не применяются к функциям, которые только улучшают удельный расход топлива двигателем на тормозах. Они также не применяются к функциям, которые обычно использовались в локомотивах до 2008 года. См. Параграф (h) (6) этого раздела, где описаны положения, касающиеся определения того, считаются ли определенные функции обычно встроенными в локомотивы до 2008 года.

(1) Производители / переработчики, решившие регулировать выбросы в соответствии с этим параграфом (h), должны выполнить все следующие действия для сертификации:

(i) Опишите функции энергосбережения в заявке на сертификацию.

(ii) Опишите в инструкции по установке и / или техническому обслуживанию все шаги, необходимые для использования функций энергосбережения.

(2) Если ваши конструктивные особенности также влияют на рабочий цикл локомотивов, вы должны соблюдать требования параграфа (g) этого раздела.

(3) Рассчитайте экономию энергии следующим образом:

(i) Оцените ожидаемую среднюю норму расхода топлива при использовании (в БТЕ на тонно-милю) с учетом и без учета энергосберегающего конструктивного решения, в соответствии со спецификациями параграфа (h) (4) этого раздела.Экономия энергии — это отношение количества топлива, потребляемого локомотивом, работающим с новой функцией, к топливу, потребляемому локомотивом, работающим без этой функции в идентичных условиях. Включите оценку 80-процентного доверительного интервала для оценки среднего и других статистических параметров, которые мы укажем.

(ii) Ваша оценка должна основываться на эксплуатационных данных об использовании и соответствовать хорошей инженерной оценке. Если мы ранее сертифицировали вашу конструктивную функцию в соответствии с этим параграфом (h), мы можем потребовать, чтобы вы обновили свой анализ на основе всех новых доступных данных.Вы должны получить разрешение, прежде чем начинать сбор операционных данных для этой цели.

(iii) Мы можем разрешить вам рассматривать влияние особенностей вашего проекта отдельно для разных типов маршрутов, регионов или железных дорог. Мы можем потребовать, чтобы вы сертифицировали эти разные локомотивы для разных семейств двигателей, и можем ограничить их использование указанными приложениями.

(iv) Составьте свой план испытаний так, чтобы работа локомотивов с и без них была как можно более похожей по всем материальным аспектам (кроме оцениваемых конструктивных особенностей).Исправьте все данные на предмет любых существенных различий в соответствии с хорошей инженерной оценкой.

(v) Не включайте в расчетные значения экономию энергии, относящуюся к тормозам. Если невозможно исключить такие эффекты из сбора данных, вы должны скорректировать эти эффекты в соответствии с хорошей инженерной оценкой.

(4) Рассчитайте поправочные коэффициенты, как описано в этом параграфе (h) (4). Если экономия энергии будет применяться в широком смысле, рассчитайте и примените корректировку на основе циклического взвешивания.В противном случае рассчитайте и примените корректировку отдельно для каждой выемки. Чтобы применить корректировку, умножьте выбросы (взвешенные по циклу или по меткам, если применимо) на корректировку. Используйте нижнюю границу 80-процентного доверительного интервала оценки среднего значения в качестве предполагаемого уровня экономии энергии. Мы можем ограничить ваш уровень экономии энергии для этого пункта (h) (4) на уровне 80 процентов от оценочного среднего. Рассчитайте поправочные коэффициенты выбросов как:

AF = 1.000 — (показатель экономии энергии)

(5) Мы можем потребовать от вас собрать и сообщить данные о локомотивах, которые мы разрешаем вам сертифицировать в соответствии с этим параграфом (h), и пересчитать поправочный коэффициент для будущих модельных лет на основе таких данных.

(6) Характеристики, которые, как считается, обычно не использовались в локомотивах до 2008 года, включают, помимо прочего, те, которые указаны в этом параграфе (h) (6).

(i) Пневматические тормоза с электронным управлением (ECP), компьютеризированное управление дроссельной заслонкой и передовые гибридные технологии обычно не использовались в локомотивах до 2008 года. Производители могут претендовать на полную экономию энергии в результате применения этих функций к недавно произведенным и / или восстановленные локомотивы.

(ii) Распределенные энергосистемы, использующие радиоуправление для оптимизации работы локомотивов в средней и задней части поезда, в 2008 году обычно включались в некоторые, но не во все локомотивы. Производители могут претендовать на включение этих функций в локомотивы следующим образом:

(A) Производители могут требовать пропорционального кредита для включения систем распределенного питания в свежеизготовленные локомотивы. При расчете поправочного коэффициента умножьте показатель экономии энергии на 0,50:

AF = 1.000− (коэффициент экономии энергии) × (0,50)

(B) Производители могут потребовать полный кредит на переоборудование распределенных энергосистем в модернизированных локомотивах.

НОМИНАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

Понимание классификации номинальных характеристик судовых двигателей —

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

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

Непрерывный режим

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

Тяжелый режим

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

Средняя нагрузка

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

Легкие

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

Pleasure Duty

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

Популярные модели судовых двигателей

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

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

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 частям.

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. Он также способен развивать больше мощности и крутящего момента, что делает его идеальным решением для работы со спальным местом 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.

Передаточные числа 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 частоту вращения 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 очистки, 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.

Функции безопасности. В последние годы мы стали свидетелями бурного роста передовых систем помощи водителю, в том числе системы предотвращения столкновений, предупреждения о выезде с полосы движения, электронного контроля устойчивости и интеллектуального круиз-контроля.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 — директор по закупкам в Transervice Logistics, Inc., и управляет всеми аспектами спецификации оборудования парка, а также создает, публикует и управляет процессом запроса предложений. Он также отвечает за ремаркетинг оборудования, сданного в аренду.

Техническая информация Рабочий цикл

Что такое рабочий цикл?

Рабочий цикл — это время, в течение которого топливные форсунки включены. Рабочий цикл 0% означает, что форсунка вообще не работает, рабочий цикл 100% означает, что форсунка работает постоянно. Рабочий цикл на холостом ходу обычно составляет всего несколько процентов, увеличиваясь с увеличением числа оборотов или нагрузки.

Honda и рабочий цикл

Honda обычно запускает свои форсунки до 100% рабочего цикла на красной границе. Кажется, они регулируют давление топлива, чтобы добиться этого. Хорошим примером являются ранние двигатели B16A и B18C. Оба имеют инжекторы объемом 240 куб. См, но у B16A давление топлива составляет 38 фунтов, а у B18C — 45 фунтов. Разница в давлении топлива — это примерно разница между мощностями двигателя (помните, что подача топлива из-за избыточного давления топлива не является линейной). Если у B16A есть немного больше топлива, это потому, что у него более высокая удельная мощность.Я считаю, что Honda запускает свои форсунки на 100%, чтобы обеспечить точную подачу при частичной нагрузке и оборотах, что теоретически поможет снизить выбросы, экономичность и управляемость. Значение того, что Honda запускает свои форсунки до 100% рабочего цикла, заключается в том, что не так много возможностей для увеличения мощности двигателя на стандартных форсунках, поскольку единственный другой способ увеличить подачу топлива — это увеличить давление топлива. С принудительной индукцией вы довольно скоро попадете в сумасшедшее давление топлива, если не увеличите размер инжектора.

Мы не наблюдали никаких проблем с двигателями, работающими на богатой или обедненной смеси после того, как штатные форсунки превышают 80-85%, но не рекомендуется превышать рабочий цикл 80% при замене форсунок. В противном случае вы рискуете, что форсунка не сможет открываться и закрываться достаточно быстро, что приведет к тому, что форсунка будет наполовину открыта. Это приведет к обеднению смеси, что не годится для двигателя на высоких оборотах и при полной нагрузке.

Что касается изменения мощности форсунок разного размера, похоже, что существует небольшая разница в том, что двигатель Honda меняет размер форсунки, если общая подача топлива остается неизменной за счет сокращения срока службы форсунок.Мы провели динамометрические испытания форсунок разных размеров и не обнаружили разницы в выходной мощности между форсунками 240 куб. См и 440 куб. См на двигателе B16A (мы отрегулировали продолжительность работы форсунок, чтобы получить те же значения лямбда).

Рабочий цикл влияет на предпочтительный объем двигателя

В августе прошлого года компания Cummins представила новости о сверхмощных силовых агрегатах , представив несколько новых конфигураций 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 на протяжении десятилетий были доминирующим источником энергии в сфере автомобильных перевозок (OTR), в последние годы произошел заметный сдвиг в OEM-сообществе, в которое производители вложили средства. небольшие состояния, чтобы вывести на рынок более эффективные двигатели меньшего размера в качестве альтернативы для автопарков и коммерческих перевозчиков.

Старое выражение водителей грузовиков гласит, что на шоссе нет замены вытеснению, но с сокращением грузовой длины 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 сообщает, 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. «спальный вагон с 15-литровым двигателем для этого», — 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, «смесь DTNA осталась неизменной, и я вижу, что основной движущей силой изменений исходит от конкурентов, уменьшающих объемы продаж. сторонние двигатели на собственные 13-литровые проприетарные двигатели ».

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.

Сайт автолюбителей