График построения скоростной характеристики двигателя

Двигатель является основным источником энергии, необходи­мой для движения автомобиля. Характеристики двигателя служат для определения его мощностных и экономических показателей. Наиболее важные характеристики — скоростные, нагрузочные и регулировочные — позволяют оценивать работу двигателей, эф­фективность их использования, техническое состояние и каче­ство ремонта, сравнивать различные их типы и модели, а также судить о совершенстве конструкций новых двигателей.

Скоростной характеристикой называются зависимости эффек­тивной мощности N_e и эффективного крутящего момента М_е дви­гателя от угловой скорости коленчатого вала а_е.

У двигателя различают два типа скоростных характеристик: внешнюю (предельную) и частичные.

Внешнюю скоростную характеристику получают при полной нагрузке двигателя, т.е. при полной подаче топлива. Частичные — при неполных нагрузках двигателя, или при неполной подаче топ­лива.

Двигатель имеет только одну внешнюю скоростную характери­стику и большое число частичных, среди которых и характерис­тика холостого хода.

Почему это важно?

При выборе нагружающего устройства это критически важно, так как одну и ту же мощность двигатель может выдавать на стенде как при 1500 об/мин (дизельный двигатель), так и на 20 000 об/мин (двигатель гоночного мотоцикла). Для каждого типа двигателя необходимо подбирать соответствующее нагружающее устройство. А иногда даже не одно, а тандем из двух, первое из которых работает при низких оборотах, а второе при высоких. Если речь идет об испытаниях вновь создаваемых двигателей с широким скоростным диапазоном вращения вала.

Конструктивные параметры двигателей

Любой двигатель характеризуется следующими конструктивно заданными параметрами (рис. 2), практически неизменными в процессе эксплуатации автомобиля.

Конструктивные параметры двигателей

Объем камеры сгорания — объем полости цилиндра и углубления в головке над поршнем, находящимся в верхней мертвой точке — крайнем положении на наибольшем удалении от коленвала.

Рабочий объем цилиндра — пространство, которое освобождает поршень при движении от верхней до нижней мертвой точки. Последняя является крайним положением поршня на наименьшем удалении от коленвала.

Полный объем цилиндра — равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания.

Рабочий объем двигателя (литраж) складывается из рабочих объемов всех цилиндров.

Степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Этот параметр показывает, во сколько раз уменьшается полный объем при перемещении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю. Для бензиновых двигателей определяет октановое число применяемого топлива.

Показатели двигателей

Показателями двигателя называют величины, характеризующие его работу. Помимо конструктивных параметров, они зависят от особенностей и настроек систем питания и зажигания, степени износа деталей и пр.

Давление в конце такта сжатия (компрессия) является показателем технического состояния (изношенности) цилиндро-поршневой группы и клапанов.

Крутящий момент на коленчатом валу двигателя определяет силу тяги на колесах: чем он больше, тем лучше динамика разгона автомобиля. Равен произведению силы на плечо (рис. 3) и измеряется в Н·м (Ньютон на метр), ранее в кгс.м (килограмм-сила на метр).

Крутящий момент увеличивается с ростом:

• рабочего объема . Поэтому двигатели, которым необходим значительный крутящий момент, обладают большим объемом;
• давления горящих газов в цилиндрах , которое ограничено детонацией (взрывное горение бензо-воздушной смеси, сопровождаемое характерным звонким звуком. Ошибочно называется “стуком поршневых пальцев”) или ростом нагрузок в дизелях.

Максимальный крутящий момент двигатель развивает при определенных оборотах (см. ниже), они вместе с его величиной указываются в технической документации.

Мощность двигателя — величина, показывающая, какую работу он совершает в единицу времени, измеряется в кВт (ранее в лошадиных силах). Одна лошадиная сила (л.с.) приблизительно равняется 0,74 кВт. Мощность равна произведению крутящего момента на угловую скорость коленвала (число оборотов в минуту, умноженное на определенный коэффициент).

Двигатели большей мощности производители получают увеличением:

• рабочего объема , что, в свою очередь, приводит к росту габаритов двигателя и ограничению допустимых максимальных оборотов из-за значительных сил инерции увеличившихся деталей;
• оборотов коленчатого вала , число которых ограничено инерционными силами и увеличением износа деталей. Высокооборотный двигатель одинаковой мощности (при прочих равных условиях — конструкции двигателя, технологии изготовления, применяемых материалах и т.д.) с низкооборотным обладает меньшим сроком службы, так как в среднем для одного и того же пробега его коленчатый вал будет совершать больше оборотов;
• давления в цилиндре путем повышения степени сжатия либо наддувом воздуха посредством турбо- или механических нагнетателей. Для применения наддува степень сжатия вынужденно уменьшают для предотвращения детонации (у бензиновых двигателей) и снижения жесткости работы (повышенные нагрузки в цилиндро-поршневой группе дизеля, сопровождаемые чрезмерным шумом) (у дизелей). Наддув позволяет, например, сохранить мощность при меньшем рабочем объеме.

Номинальная мощность — гарантируемая производителем мощность при полной подаче топлива на определенных оборотах. Именно она, а не максимальная мощность, указывается в технической документации на двигатель.

Удельный расход топлива — это количество топлива, расходуемого двигателем на 1 кВт развиваемой мощности за один час. Является показателем совершенства конструкции двигателя: чем расход ниже, тем более эффективно используется энергия сгорающего в цилиндрах топлива.

Что важнее для разгона – мощность или крутящий момент

Этот вопрос – одна из главных тем «холиваров» на автомобильных форумах. Оппоненты готовы порвать друг друга, приводя десятки аргументов. А ведь все просто: мощность — это и есть момент! Как так? Сейчас объясним.

В детстве многие люди постарше собирали фантики «Турбо», на них почти обязательно указывались мощность и максимальная скорость машины. Чем больше цифры, тем больше почтения модели авто. Похоже, так и продолжается до сих пор — лишние несколько лошадиных сил часто становятся решающим аргументом «за» или «против» какой-либо машины.

Но вот уже слышны голоса познавших дизельный Дзен о том, что важен только Крутящий Момент, да и подозрительно хорошая динамика более слабых бензиновых моторов со всякими турбинами или разными там системами VVT-i заставляет иногда водителей усомниться в верности принципа «чем мощнее, тем быстрее», а уж про налоги, которые почему-то зависят от мощности, и так все наслышаны.

Так что же такое мощность и как она связана с динамикой?

В паспортных характеристиках машины и на тех самых вкладышах «Турбо» указана максимальная мощность двигателя. Но что она дает машине? И как с ней связан крутящий момент? Постараемся объяснить максимально просто эту важную истину.

Крутящий момент, напомним, есть произведение силы на плечо рычага. А для двигателя — это сила, с которой вращается коленчатый вал двигателя. Измеряется обычно в ньютонах на метр или в килограмм-силах на метр.

График внешней характеристики двигателя

Пики и спады на графике

Дизельный момент

Так как же правильно разгоняться?

Какой мотор предпочесть — с высоким моментом или высокой мощностью?

Читайте также:

Для комментирования вам необходимо авторизоваться

Где купить бмв с движком в 30 л?

Скоро поправят, и мощности и момента добавят Вектре )

Когда же все-таки отменят транспортный налог, привязанный к мощности? Ведь давно уже введены акцизы в стоимость топлива! И экологические стандарты закрутили гайки — скоро автомобиль должен будет чистый воздух выплевывать 🙂 А на счет выбора мотора — хоть атмосферный хоть турбированный — главное, чтобы дарил радость в реальной эксплуатации, был надежен и неприхотлив.

При низких оборотах, на бюджетках, может быть и так, но на более спортивных, там много разной ерунды которую вы можете узнать из других источников.А именно, чем больше крутящий момент(напримен 300Нм на тонну), то ваша машина даже с места не сдвинеться, нужно первые 3 передачи делать — 1 передача: 2,5 сек, 2 половина, 3 передача секунда. При этом учитывать нужно, что машина на заднем приводу будет стартовать оооочень медленно на шинах с давлением 2.2 амтмосферы, советую, 1.6 атм на задних, 1.9 на перед, крутящий момент будет протирать покрышки и асфальт, при нормальных обстоятельствах

Мне нужен совет.сменен двигатель ланд крузераhj60 на прадо 1997 года выпускапочти на 1000 кубов меньше.проблема в том фередо не выдерживает..так как фередо от нового мотора не подходит пришлось найти альтернативу.альтернативой оказались от газ 31102 и бмв.но они бензиновые.ломается не сразу 1000км.посоветуйте.

Мне нужен совет.сменен двигатель ланд крузераhj60 на прадо 1997 года выпускапочти на 1000 кубов меньше.проблема в том фередо не выдерживает..так как фередо от нового мотора не подходит пришлось найти альтернативу.альтернативой оказались от газ 31102 и бмв.но они бензиновые.ломается не сразу 1000км.посоветуйте.

Cкорость автомобиля и частота вращения вала двигателя

При движении автомобиля всегда существует определенная зависимость между частотой вращения вала двигателя и колес (скоростью движения автомобиля). При увеличении частоты вращения вала двигателя происходит и соответствующее увеличение скорости движения автомобиля. С какой скоростью двигается автомобиль при 2000 об/мин и при 4500 об/мин? До какой максимальной скорости можно разогнаться на второй передаче? На какой скорости оптимально переключать передачи на автомобиле без тахометра? На эти и многие другие вопросы можно получить ответы с помощью данного расчета.

Для этого необходимо поделить частоту вращения вала двигателя на передаточное число текущей передачи. Полученный результат разделить на передаточное число главной передачи — в результате получится частота вращения ведущих колес автомобиля. Через динамический радиус колеса (он учитывает и деформацию колеса под нагрузкой и пробуксовывание ведущего колеса, что бы возникло трение в месте контакта с дорогой) частота вращения колеса переводится в скорость движения автомобиля.

Важно!
Данный расчет не показывает реальную максимальную скорость автомобиля!
Данный расчет справедлив только для автомобилей с механической коробкой передач (как с ручным, так и с автоматизированным /роботизированным/ управлением)!
В гидромеханических трансмиссиях (классический «автомат») жесткая связь между двигателем и колесами обеспечивается только при блокировке гидротрансформатора. Для большинства «автоматов» такое возможно только на 1…2 самых последних передачах при определенных режимах движения. Во всех остальных случаях гидротрансформатор проскальзывает и фактическая скорость движения автомобиля будет меньше расчетной.
Для автомобилей с вариатором данный расчет может применяться только для режимов фиксированных «виртуальных» передач.
Для автомобилей с двойной главной передачей (в частности некоторые комплектации Ford Focus, «преселективные» коробки передач DSG на автомобилях Volkswagen и т.д.) расчет будет доработан позже. Пока что для таких автомобилей предлагаю сделать следующее: умножить передаточное число каждой передачи на передаточное число соответствующей ей главной передачи и внести в поле для коробки передач, а передаточное число главной передачи внести равным 1. В данном случае расчет будет произведен верно.

В приведенной ниже форме для ввода первичных данных для примера указаны данные конкретного автомобиля. Введите вместо них данные своего автомобиля и получите результат 🙂

Вы нашли ответ на свой вопрос? Поддержите проект.
Вы заметили неточность? Вы можете дополнить приведенную здесь информацию?
Оставьте свое сообщение в поле для комментариев внизу этой страницы.
Спасибо. 🙂

• Автомобили

Re: Cкорость автомобиля и частота вращения вала двигателя

Вот они единомышленники. Все это у меня тоже есть, но тут выходит проблема в другом — я не знаю насколько это интересно посетителям. Ведь если имеющийся расчет ему (посетителю) заполнить более-менее легко имея руководство по эксплуатации или табличку с ТТХ из Интернета, то вот в поисках того же Cx уже надо попотеть.
Да и в каких дорожных условиях будем считать мощностной баланс? Предлагать ему на выбор?
Думаю интересен был бы график ускорений, но для этого нужна внешняя скоростная характеристика двигателя и «набор» агрегатов трансмиссии для расчета ее (трансмиссии) К.П.Д.

Я Ваш E-mail занесу в записнушку и как только доберусь до написания новых «калькуляторов», то обращусь к Вам за оценкой-консультацией. Ок?

Сделай расчет для асфальта. Делов-то.

• Ответить

Re: Cкорость автомобиля и частота вращения вала двигателя

в обозначении шин кроме R (радиальная шина) может быть и буква D (диагональная шина), хотя такие сейчас практически не встречаются.

• Ответить

Re: Cкорость автомобиля и частота вращения вала двигателя

забавная фенька
можно попробовать и максимальную скорость посчитать.

для расчета максимальной скорости надо будет учесть сопротивление качению и сопротивление воздуха, которое, кстати говоря, при скоростях более 50 км/ч оказывает более существенное сопротивление, чем дорога.

если автору интересно — пишите на мыло. поищу в своих институтских архивах файлы с расчетами динамических характеристик авто.
они точно где-то есть.

Вот они единомышленники. Все это у меня тоже есть, но тут выходит проблема в другом — я не знаю насколько это интересно посетителям. Ведь если имеющийся расчет ему (посетителю) заполнить более-менее легко имея руководство по эксплуатации или табличку с ТТХ из Интернета, то вот в поисках того же Cx уже надо попотеть.
Да и в каких дорожных условиях будем считать мощностной баланс? Предлагать ему на выбор?
Думаю интересен был бы график ускорений, но для этого нужна внешняя скоростная характеристика двигателя и «набор» агрегатов трансмиссии для расчета ее (трансмиссии) К.П.Д.

Я Ваш E-mail занесу в записнушку и как только доберусь до написания новых «калькуляторов», то обращусь к Вам за оценкой-консультацией. Ок?

• Ответить

Re: Cкорость автомобиля и частота вращения вала двигателя

в обозначении шин кроме R (радиальная шина) может быть и буква D (диагональная шина), хотя такие сейчас практически не встречаются.

• Ответить

Re: Cкорость автомобиля и частота вращения вала двигателя

забавная фенька
можно попробовать и максимальную скорость посчитать.

для расчета максимальной скорости надо будет учесть сопротивление качению и сопротивление воздуха, которое, кстати говоря, при скоростях более 50 км/ч оказывает более существенное сопротивление, чем дорога.

если автору интересно — пишите на мыло. поищу в своих институтских архивах файлы с расчетами динамических характеристик авто.
они точно где-то есть.

Что в приоритете – мощность или крутящий момент

При выборе автомобиля с примерно равной мощностью, в приоритете будет стоять более «моментный». Почему? Мощность авто – это косвенный показатель тяговых характеристик, и максимальные его значения проявляются только при пиковых оборотах. В повседневной эксплуатации мы не доводим стрелку тахометра до красной шкалы, поэтому нас интересует тяговое усилие двигателя на средних оборотах. Для этого достаточно взглянуть на «полку» крутящего момента.

Сравнение характеристик бензинового и дизельного двигателя

Важно знать, что пиковое значение у разных двигателей достигается при разных оборотах. Одни авто развивают весь потенциал уже при 1500-2500 об/мин, другие раскрываются только после 4500. Это зависит от устройства впускного коллектора и системы газораспределения.

Еще один параметр, который следует учитывать – эластичность двигателя внутреннего сгорания. Это способность автомобиля набирать обороты под нагрузкой.

Эта характеристика существенно зависит от полки крутящего усилия.

Таким образом, идеальным для нас является автомобиль, способный не только быстро набирать «сотню», но и уверенно разгоняться в движении. Необходимо учитывать и полку момента – чем меньше она падает после пика с ростом оборотов, тем лучше. Для повседневной эксплуатации не стоит выбирать двигатель, который раскрывается только на «верхах» (если, конечно, вы не заядлый гонщик). Тот самый «подрыв» должен наступать уже после 1200 для дизельных и 2500 об/мин для бензиновых ДВС. С таким автомобилем вы уверенно будете чувствовать себя в городе и на трассе.