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

Рабочий цикл двигателя: что это такое

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

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

Содержание статьи

Рабочий цикл ДВС: что нужно знать

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

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

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

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

Как работает четырехтактный бензиновый двигатель

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

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

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

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

Работа четырехтактного дизельного ДВС

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Синхронная работа нескольких цилиндров

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

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

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

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

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

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

Читайте также

Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания

Категория:

   1Отечественные автомобили

Публикация:

   Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания

Читать далее:

Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания

Процесс, происходящий в цилиндре двигателя за один ход поршня, называется тактом.

Совокупность всех процессов, происходящих в цилиндре, т. е. впуск горючей смеси, сжатие ее, расширение газов при сгорании и выпуск продуктов сгорания, называется рабочим циклом.

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

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

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Температура смеси в конце впуска 75— 125 °С.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

После окончания такта выпуска- начинается новый рабочий цикл.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рекламные предложения:

Читать далее: Маховик и картер

Категория: — 1Отечественные автомобили

Главная → Справочник → Статьи → Форум

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):

 

 

Рабочий цикл четырехтактного двигателя — как это работает

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

Рабочий цикл четырехтактного двигателя

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу.

Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным. В настоящее время двухтактные двигатели на автомобилях не применяют, а используют лишь на мотоциклах и как пусковые двигатели на тракторах. Это связано прежде всего с тем, что они имеют сравнительно высокий расход топлива и недостаточное наполнение горючей смеси из-за плохой очистки цилиндров от отработавших газов. Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска. В карбюраторном четырехтактном одноцилиндровом двигателе рабочий цикл происходит следующим образом.

Такт впуска

Поршень находится в в.м.т. и по мере вращения коленчатого вала (за один его полуоборот) перемещается от в.м.т. к н.м.т. При этом впускной клапан открыт, а выпускной клапан закрыт. При движении поршня вниз объем над ним увеличивается, поэтому в цилиндре создается разряжение, равное 0,07—0,095 МПа, в результате чего свежий заряд горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной трубопровод в цилиндр. От соприкосновения свежего заряда с нагретыми деталями в конце такта впуска он имеет температуру 75—125 °С.

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

Такт сжатия

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

Такт расширения, или рабочий ход

В конце такта сжатия горючая смесь воспламеняется от электрической искры, возникающей между электродами свечи, и быстро сгорает, в результате чего температура и давление образующихся газов резко возрастают, поршень при этом перемещается от в.м.т. к н.м.т. Максимальное давление газов на поршень при сгорании для карбюраторных двигателей находится в пределах 3,5—5 МПа, а температура газов 2100—2400 °С.

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

Такт выпуска

Коленчатый вал через шатун перемещает поршень от н.м.т. к в.м.т. При этом выпускной клапан открыт и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной трубопровод. В начале процесса выпуска продуктов сгорания давление в цилиндре значительно выше атмосферного, но к концу такта оно падает до 0,105—0,120 МПа, а температура газов в начале такта выпуска составляет 750— 900 °С, понижаясь к его концу до 500—600 °С. Полностью очистить цилиндры двигателя от продуктов сгорания практически невозможно (слишком мало времени), поэтому при последующем впуске свежей горючей смеси она перемешивается с остаточными отработавшими газами и называется рабочей смесью.

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

Двухтактный двигатель – особенности работы

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

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

Еще одной актуальной проблемой для данной модели является тот факт, что постоянно нужно искать компромисс между потерями свежего заряда и качеством продувки. Да, принцип работы заставляет ведущих инженеров и техников трудится над созданием универсальной системы, которая бы сводила к минимуму потери. 4 тактный двигатель вытесняет отработанные газы в тот момент, когда его поршень находится в верхней мертвой точке. Здесь ситуация коренным образом меняется. Вся отработка вылетает в трубу в тот момент, когда цилиндр практически полностью свободен, то есть этот процесс захватывает его объем полностью. Качество обдува играет в этом очень важную роль.

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

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

Рабочий цикл двухтактного двигателя – достоинства и недостатки

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

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

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

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

Рабочие циклы 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]

---

СРАВНИТЕЛЬНАЯ РАСЧЕТНАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ТЕПЛОВОЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Polivianchuk A. Creation and experimental studies of the dynamic measuring concentrations of particulates in the exhaust gases of diesel engines/ A. Polivianchuk, I. Parsada¬nov, O. Holkina // Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa. – 2015.- Vol. 15, No.2, 15-23.

Pirjola L. Model studies of volatile diesel exhaust particle formation: are or¬ganic vapours involved in nucleation and growth?/ L. Pir¬jola, M. Karl, T. Rönkkö and F. Arnold // Atmos. Chem. Phys. — 2015 — Vol. 15, P. 10435–10452.

Парсаданов И.В. Оценка влияния гальваноплазменного покрытия поршня автотракторного дизеля на выбросы твердых частиц с отработавшими газами / И.В. Парсаданов, А.П. Поливянчук // Двигатели внутреннего сгорания. – 2009 — № 2. С. 97-100.

Марченко А.П. Особливості процесу згоряння в дизелі при роботі на водопаливній емульсії / А. П. Марченко, І.В. Парсаданов, А.О. Прохо¬ренко, А.В. Савченко, О.О. Осетров, Д.В. Мешков // Дви¬гатели внутреннего сгорания. – 2016. – № 1. С. 3-10.

Perini F. Comparison of Linear, Non-Linear and General¬ized RNG-Based k-epsilon Models for Turbulent Diesel En¬gine Flows / F. Perini, K. Zha, S. Busch and R. Reitz // SAE Technical Paper, 2017-01-0561.

Wickman D. Optimized Split-Spray Piston Geometry for HSDI Diesel Engine Com¬bustion / D. Wickman, H. Yun and R. Reitz // SAE paper, 2003-01-0348, SAE Transactions, Volume 112, Section 3, Journal of Engines, 2003, 488-507.

Munnannur A. Use of a Pressure Reactive Piston to Control Diesel PCCI Opera¬tion — A Modeling Study / A. Munnannur, N. Abani and R. Reitz // SAE Paper, 2006-01-0921. SAE Transactions, Vol. 115, Section 3, Journal of Engines, 2006, 542-555.

Ra Y. Effect of Piston Crevice Flows and Lubricant Oil Vaporiza¬tion on Diesel Engine Deposits / Y. Ra, R. Reitz, M. Jarrett and T. Shyu // SAE Paper, 2006, 2006-01-1149.

Genzale C.Effects of Piston Bowl Geometry on Mixture Development and Late-Injection Low-Temperature Combustion in a Heavy-Duty Diesel Engine/ C. Genzale, R. Reitz and M. Musculus // SAE paper, 2008-01-1330, Special Publication, SP-2185, Compression Ignition Combustion Processes, SAE Int. J. Engines, Vol. 1, 2009, 913-937.

Абрамчук Ф.И. Программный комплекс для моделирования внутри¬цилиндро¬вых процессов ДВС / Ф.И. Абрамчук, А.Н. Авра¬менко // Двигатели внутрен¬него сгорания. – 2010. – Вып. 2. – С. 7 — 12. 11. AVL FIRF, Feel’s Manual Version 7, AVL LIST GmbH, Graz, Austria, 2000.

Общее устройство и рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания

Модуль позволяет изучить материал по теме «Общее устройство и рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания». Мультимедийные материалы, представленные в модуле, позволяют расширить представление о работе, устройстве и конструктивных особенностях автомобильных двигателей внутреннего сгорания. Вы научитесь различать автомобильные двигатели по типу и конструктиввным особенностям

Категория пользователей
Обучаемый

Контактное время
130 минут

Интерактивность
Средняя

Дисциплины
Тематика среднего профессионального образования / Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта / Автомобили / Устройство автомобиля / Назначение, устройство, работа, конструктивные особенности агрегатов, механизмов, систем и деталей базовых моделей автомобилей / Назначение, устройство и работа автомобильного двигателя

Уровень образования
Профессионально-техническая подготовка, повышение квалификации

Статус
Завершенный вариант (готовый, окончательный)

Тип ИР сферы образования
информационный модуль

Место издания
Долгопрудный

Ключевые слова
Двигатель внутреннего сгорания

Правообладатель

Внимание! Для воспроизведения модуля необходимо установить на компьютере проигрыватель ресурсов.

Характеристики информационного ресурса

Тип используемых данных:
text/html, text/xml, image/jpeg, image/png, application/x-shockwave-flash, audio/mpeg, text/mjs, video/flv

Объем цифрового ИР
10 073 268 байт

Проигрыватель
multi-os

Категория модифицируемости компьютерного ИР
открытый

Признак платности
бесплатный

Наличие ограничений по использованию
нет ограничений

Рубрикация

Ступени образования
Среднее профессиональное образование

Целевое назначение
Учебное

Тип ресурса
Открытая образовательная модульная мультимедийная система (ОМС)

Классы общеобразовательной школы

Уровень образовательного стандарта
Федеральный

Характер обучения

Что такое рабочий цикл? | Fluke

Рабочий цикл — это отношение времени, в течение которого нагрузка или цепь находится во включенном состоянии, и времени, в течение которого нагрузка или цепь выключены.

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

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

Рабочий цикл упрощен

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

Пример рабочего цикла

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

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

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

Что такое ширина импульса?

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

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

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. После того, как вы определили тип рабочего цикла (ов), в котором работает ваша машина, свяжитесь с нами, чтобы узнать, как мы можем найти лучшее решение для вашего конкретного применения.

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

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

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

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

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

# 2 Кратковременная работа (S2)

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

Периодическая работа (S3-S8)

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

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

# 3 Прерывистый периодический режим (S3)

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 как S3, за которым следует процент времени нахождения под нагрузкой (S3 xx%, где% = ∆ T _c / T ). Примером прерывистого периодического режима может быть конвейер, который работает с постоянными интервалами с одинаковой загрузкой.

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

# 4 Непрерывная работа с электрическим торможением (S7)

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

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

Инженеры по приложениям

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

Заключение

При покупке двигателя важно 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.

40 CFR § 1065.610 — Генерация рабочего цикла. | CFR | Закон США

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

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

(1) Разработайте измеренное значение для fntest следующим образом:

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

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

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

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

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

(vi) Определите самую низкую и самую высокую частоту вращения двигателя. соответствующему значению, вычисленному в параграфе (a) (1) (v) данного раздела, с использованием линейная интерполяция. Рассчитайте fntest как среднее из этих двух значений скорости. (viii) В следующем примере показано вычисление fntest: (fn1 = 2360, P1 = 223,1, fnnorm1 = 1,002, Pnorm1 = 0,967) (fn2 = 2364, P2 = 227,7, fnnorm2 = 1,004, Pnorm2 = 0,986) (fn3 = 2369, P3 = 230,0, fnnorm3 = 1,006, Pnorm3 = 0,994) (fn4 = 2374, P4 = 220,8, fnnorm4 = 1.008, Pnorm4 = 0,951) fntest = ((2360+ (2364−2360) · 0,98 · 230,0−223,1227,7−223,1) + (2369+ (2374−2369) · 0,98 · 230,0−230,0220,8−230,0)) 2 = 2363 + 23712 = 2367 об / мин Сумма квадратов = (1,0022 + 0,9672) = 1,94 Сумма квадратов = (1,0042 + 0,9862) = 1,98 Сумма квадратов = (1,0062 + 0,9942) = 2,00 Сумма квадратов = (1,0082 + 0,9512) = 1.92fnpmax = ((2360+ (2364−2360) · 0.98 · 2.0−1.941.98−1.94) + (2369+ (2374−2369) · 0.98 · 2.0−2.01.92−2.0)) 2 = 2363 + 23712 = 2367об / мин

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

(vii) Следующий пример иллюстрирует вычисление fntest:

Pмакс = 230,0

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

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

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

Пример:

fnhi, холостой ход = 2200 об / мин

fnidle = 800 об / мин

ϝntest, alt = 2200-8001.05 + 800

fntest, alt = 2133 об / мин

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Пример:

% скорости = 85% = 0,85

fntest = 2364 об / мин

fnidle = 650 об / мин

fnref = 0.85 • (2364-650) + 650

fnref = 2107 об / мин

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

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

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

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

Пример:

nlo = 1005 об / мин

nhi = 2385 об / мин

fnrefA = 0.25 • (2385−1005) + 1005

fnrefB = 0,50 • (2385−1005) + 1005

fnrefC = 0,75 • (2385−1005) + 1005

fnrefA = 1350 об / мин

fnrefB = 1695 об / мин

fnrefC = 2040 об / мин

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

(vi) В отношении точек движения не вносить изменений.

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

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

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

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

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

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

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

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 к § 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 перевозки на ярусах	Весовые коэффициенты для перевозки на ярусах (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

Установка 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 не так, как 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 надреза, 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 изменяющимся режимом работы.Таблицы 1 и 2 в § 1033.520 показывают весовые коэффициенты, которые следует использовать для расчета средневзвешенных за цикл интенсивностей выбросов для применимого модального цикла локомотива с линейным ускорением. 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 динамометрические испытания двигателя, 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 свежезаваренных 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-переключателей Уровня 3 и более поздних используйте цикл, требуемый (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 линейной тяги оснащены функциями управления нагрузкой, которые изменяют способ работы локомотива, когда он находится в составе, и такие функции приведут к тому, что локомотивы будут работать иначе, чем другие применимые 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 приступить к сбору 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 схожей 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, специфичную для тормозов. 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.

Как спроектировать автомобили для заданного рабочего цикла

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

Клод Риккарди, директор по закупкам Transervice Logistics, Inc.

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

Давайте посмотрим на некоторые конкретные решения по компонентам.

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

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

Передаточные числа заднего моста. Современные двигатели рассчитаны на работу на низких оборотах при 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 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.

Нерегулируемые рабочие циклы EPA для внедорожников

Сельскохозяйственный трактор	Сельскохозяйственный тракторный цикл (TXT) (txt)	Щелкните меня, чтобы увидеть увеличенное изображение.
Экскаватор-погрузчик	Цикл экскаватора-погрузчика (TXT) (txt)	Щелкните меня, чтобы увидеть увеличенное изображение.
Гусеничный бульдозер или гусеничный трактор	Цикл гусеничного трактора (TXT) (txt)	Щелкните меня, чтобы увидеть увеличенное изображение.
Экскаватор	Экскаваторный цикл (TXT) (txt)	Щелкните меня, чтобы увидеть увеличенное изображение.
Аппарат для дуговой сварки	Типовая операция дуговой сварки 1 (TXT) (txt)	Щелкните меня, чтобы увидеть увеличенное изображение.
Сварщик	Типовая операция дуговой сварки 2 (TXT) (txt)	Щелкните меня, чтобы увидеть увеличенное изображение.
Аппарат для дуговой сварки	Высокоскоростной переходный процесс для дуговой сварки (TXT) (txt)	Щелкните меня, чтобы увидеть увеличенное изображение.
Сварщик	Переходный режим для дуговой сварки с высоким крутящим моментом (TXT) (txt)	Щелкните меня, чтобы увидеть увеличенное изображение.
Погрузчик с бортовым поворотом	Типовая операция погрузчика с бортовым поворотом 1 (TXT) (txt)	Щелкните меня, чтобы увидеть увеличенное изображение.
Погрузчик с бортовым поворотом	Погрузчик с бортовым поворотом, типовая операция 2 (TXT) (txt)	Щелкните меня, чтобы увидеть увеличенное изображение.
Погрузчик с бортовым поворотом	Высокоскоростная переходная работа погрузчика с бортовым поворотом (TXT) (txt)	Щелкните меня, чтобы увидеть увеличенное изображение.
Погрузчик с бортовым поворотом	Погрузчик с бортовым поворотом, переходная работа с высоким крутящим моментом (TXT) (txt)	Щелкните меня, чтобы увидеть увеличенное изображение.
Колесный или резиновый погрузчик	Типовая работа колесного погрузчика (TXT) (txt)	Щелкните меня, чтобы увидеть увеличенное изображение.
Колесный или прорезиненный погрузчик	Типовая операция колесного погрузчика 2 (TXT) (txt)	Щелкните меня, чтобы увидеть увеличенное изображение.
Колесный или прорезиненный погрузчик	Высокоскоростной переходный процесс колесного погрузчика (TXT) (txt)	Щелкните меня, чтобы увидеть увеличенное изображение.
Колесный или прорезиненный погрузчик	Колесный погрузчик в переходных режимах с высоким крутящим моментом (TXT) (txt)	Щелкните меня, чтобы увидеть увеличенное изображение.

(PDF) Получение типичного рабочего цикла двигателя на основе данных вождения тяжелого транспортного средства по дорогам

Y.H. Peng et al.

10.4236 / jtts.2017.74025 388 Journal of Transportation Technologies

5. Выводы

Метод разработки нормализованного переходного рабочего цикла двигателя

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

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

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

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

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

были разработаны для оценки внутренних характеристик двигателя. Сравнивая

разработанных циклов с базовой поездкой, был получен репрезентативный цикл

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

будет реалистичным представлением неоднородного поведения двигателя

для грузовиков, работающих в определенной области эксплуатации.Однако для проверки осуществимости и пригодности

необходимо провести рабочий цикл разработанного двигателя на динамометрическом стенде

, а значения выбросов выхлопных газов и расхода топлива

сравнить с реальными условиями.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Департамент энергетики

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

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

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

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

для Университета Фучжоу (2014-XQ-15).

Справочная информация

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

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

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

транспортных циклов на основе испытательных циклов тяжелого двигателя.

SAE International

, 5,

299-309.

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

для Целе и сравнение с другими европейскими городами.

Устойчивое развитие

Города и общество

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

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

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

Ат-

Мосферная среда

, 97, 353-362.

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

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

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

SAE In-

международный

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

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

hicle Образцы вождения и развитие ездовых циклов в китайских городах.