 | В этой статье не процитировать какие - либо источники . ( декабрь 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Диапазон мощности двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя - это диапазон рабочих скоростей, при которых двигатель или электродвигатель может работать наиболее эффективно. В то время как двигатели и двигатели имеют большой диапазон рабочих скоростей, диапазон мощности обычно представляет собой гораздо меньший диапазон частоты вращения двигателя, только половину или меньше от общего диапазона частоты вращения двигателя (электродвигатели являются исключением - см. Раздел об электродвигателях ниже) .
В частности, диапазон мощности является диапазон оборотов вокруг пиковой мощности выхода. Диапазон мощности бензинового автомобильного двигателя внутреннего сгорания обычно начинается на средних оборотах двигателя (около 4000 об / мин), где создается максимальный крутящий момент , и заканчивается вблизи красной черты после достижения максимальной мощности между 5000 и 6500 об / мин. Дизельные двигатели легковых и малых грузовиков могут развивать максимальный крутящий момент ниже 2000 об / мин при максимальной мощности ниже 5000 об / мин.
Приложения [ править ]
Механическая трансмиссия с выбором различных передаточных чисел предназначена для обеспечения удовлетворительной мощности во всем диапазоне скоростей автомобиля. Цель выбора передаточных чисел - поддерживать работу двигателя в своем диапазоне мощности. Чем уже полоса, тем больше необходимо шестерен, близких по соотношению. Путем тщательного выбора передачи двигатель может работать в своем диапазоне мощности на всех скоростях автомобиля. Такое использование предотвращает работу двигателя на низких оборотах или превышение рекомендованных рабочих скоростей.
Узкий диапазон мощности часто компенсируется устройством разделения мощности, таким как муфта или гидротрансформатор, для эффективного достижения широкого диапазона скоростей. Бесступенчатая коробка передач может также избежать проблем узкой полосы мощности, сохраняя при работающем двигателе при скорости оптимальной.
Двигатели внутреннего сгорания [ править ]
В типичных двигателях внутреннего сгорания, используемых в транспортных средствах, крутящий момент низок на холостом ходу, достигает максимального значения между 1500 и 6500 об / мин, а затем более или менее резко падает к красной линии. Ниже оборотов с максимальным крутящим моментом компрессия не идеальна. Выше этой скорости несколько факторов начинают ограничивать крутящий момент, например, растущее трение, необходимое время для закрытия клапанов и сгорания, а также недостаточный расход всасываемого воздуха. Из-за увеличения вибрации и нагрева также может быть установлено внешнее ограничение числа оборотов. Мощность - это произведение крутящего момента, умноженного на скорость вращения (аналогично силе, умноженной на скорость в линейной системе), поэтому пиковая мощность вырабатывается в верхнем диапазоне скоростей, где есть как высокий крутящий момент, так и высокие обороты.
В двигателях с турбонаддувом и наддувом с потенциалом большого крутящего момента система регулирования давления на впуске часто ограничивает крутящий момент почти постоянным значением во всем диапазоне оборотов двигателя, чтобы снизить нагрузки на двигатель и обеспечить стабильную управляемость без снижения пиковой мощности.
Бензиновые двигатели [ править ]
Полосы мощности могут превышать 14 000 об / мин на мотоциклах и некоторых гоночных автомобилях, таких как автомобили Формулы-1 . Такие высокие скорости достигаются за счет использования легких поршней и шатунов с коротким ходом для уменьшения инерции и, следовательно, нагрузки на детали. Достижения в области клапанной техники также уменьшают смещение клапана на таких скоростях. Когда двигатель становится больше (в частности, его ход), его диапазон мощности смещается на более низкие скорости.
В более распространенных применениях используется современный, хорошо спроектированный и спроектированный с впрыском топлива , управляемый компьютером , многоклапанный двигатель и опционально регулируемые фазы газораспределения.-оборудованный бензиновый двигатель, работающий на хорошем топливе, может обеспечить замечательную гибкость в автомобильных применениях, с достаточным крутящим моментом даже на низких оборотах двигателя и относительно стабильной выходной мощностью от 1500 до 6500 об / мин, что позволяет легко путешествовать и щадить поведение на низких скоростях. Однако для достижения максимальной мощности для резкого ускорения или высокой скорости движения по-прежнему требуются высокие обороты. Хотя буквальный диапазон мощности охватывает большую часть рабочего диапазона оборотов, особенно на первой передаче (поскольку нет более низкой передачи, на которую нужно переключиться, и нет «ровной точки», в которой двигатель не выдает никакой мощности), эффективный диапазон изменяется. на каждой передаче, становясь диапазоном, ограниченным на верхнем конце либо ограничителем, либо точкой, примерно расположенной между пиковой мощностью и красной линией где мощность падает, а на нижнем уровне обороты холостого хода двигателя.
Дизельные двигатели [ править ]
Типичный дорожный («высокоскоростной») дизель имеет более узкую полосу пропускания, генерируя пиковый крутящий момент при более низких оборотах (часто 1500–2000 об / мин), но также с более резким падением ниже этого диапазона и достижением пиковой мощности около 3500-4500. Обороты снова быстро теряют силу выше этой скорости. Дизельные двигатели с турбонаддувом и турбонаддувом (суженный, преувеличенный диапазон мощности, свойственный большинству двигателей с турбонаддувом) могут проявлять эту характеристику еще более заметно. Следовательно, выбор зубчатой передачи, сделанный производителем (или покупателем / модификатором), и правильное использование доступных передаточных чисел, даже более важны для наилучшего использования доступной мощности и предотвращения «увязания» в ровных местах.
В более крупных дизельных двигателях локомотивов и некоторых гидроциклов используется дизель-электрический привод. Это устраняет сложности, связанные с чрезвычайно низкой передачей, как описано ниже.
Самые большие («тихоходные») дизели - большие генераторы на суше и морские дизели на море - могут вращаться со скоростью всего сотни оборотов в минуту или даже ниже, со скоростью холостого хода 20-30 оборотов в минуту. Эти двигатели обычно представляют собой двухтактные дизельные двигатели .
Электродвигатели [ править ]
Электродвигатели уникальны во многих отношениях, особенно когда речь идет о диапазоне мощности. Точные характеристики сильно зависят от типа электродвигателя. Максимальный крутящий момент универсального двигателя (пылесоса, небольших машин, дрелей, стартеров) достигается при нулевой скорости вращения (при остановке) и падает на более высоких оборотах. Для асинхронных двигателей, подключенных к источнику переменного тока фиксированной частоты (чаще всего в больших приложениях), максимальный крутящий момент обычно чуть ниже синхронного числа оборотов в минуту, падает до нуля для этого числа оборотов и становится отрицательным выше него (индукционный генератор); на низких оборотах крутящий момент обычно немного ниже. Синхронные двигателиможет использоваться только при одной синхронной скорости источника переменного тока. В современных приложениях используются синхронные и асинхронные двигатели с электронным управлением частотой, например, бесщеточные электродвигатели постоянного тока . В этом случае, если не применяются внешние ограничения, максимальный крутящий момент достигается при низких оборотах.
Например, двигатель переменного тока, установленный в Tesla Roadster (2008), обеспечивает почти постоянный максимальный крутящий момент от 0 до примерно 6000 об / мин, в то время как максимальная мощность достигается примерно при 10000 об / мин, спустя долгое время после того, как крутящий момент начинает падать. Красная линия Roadster - 14000 об / мин. Фактически, другие электродвигатели могут создавать максимальный крутящий момент во всем своем рабочем диапазоне, хотя их максимальная рабочая скорость может быть ограничена для повышения надежности.
Газовые турбины [ править ]
Для сравнения, газовые турбины работают на чрезвычайно высоких оборотах и демонстрируют узкие диапазоны мощности, а также плохую дроссельную заслонку и реакцию дроссельной заслонки.
См. Также [ править ]
- Комбинированный дизель-электрический и газовый
- Комбинированный дизель или газ
- Комбинированный газ или газ
- Бесступенчатая коробка передач
- Тюнинг двигателя
- Овердрайв (механика)
- Комплект переключения
- Время смены
