Частоты вращения коленчатых валов бензиновых двигателей

Каждое транспортное средство с двигателем внутреннего сгорания оснащается прибором для измерения частоты вращения коленчатого вала — тахометром. О том, что такое тахометр и зачем он нужен, какие тахометры сегодня используются на автотранспорте, как они устроены и работают — читайте в данной статье.

Видео:Принцип работы двигателя. 4-х тактный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в 3DСкачать

Что такое тахометр и зачем он нужен в автомобиле?

Автомобильный тахометр — прибор для измерения и индикации частоты вращения коленчатого вала двигателя. Прибор постоянно отображает текущие обороты силового агрегата, что позволяет решать несколько задач:

• Выбирать оптимальную передачу КПП и скорость движения автомобиля в различных условиях. Именно по показаниям тахометра проще всего выбирать правильный момент для переключения с низшей на высшую передачу и наоборот;
• Выбирать оптимальный режим работы двигателя. Двигатели внутреннего сгорания развивают наибольший крутящий момент в узком интервале частот вращения коленвала, и именно по тахометру проще всего отслеживать достижение данного режима;
• Своевременно выявлять неисправности, приводящие к неравномерной работе двигателя на холостом ходу и на всех режимах. Некоторые неисправности системы питания, зажигания и других систем приводят к тому, что обороты двигателя ?плавают?, что легко отследить по тахометру.

Несмотря на широкое внедрение электронных систем управления, выбирающих оптимальные режимы работы мотора при изменяющихся нагрузках, тахометры не теряют своей актуальности. Этот прибор имеет важное значение для правильной эксплуатации транспортных средств, поэтому сегодня он обязательно присутствует на легковых и грузовых автомобилях, тракторах и спецтехнике.

Видео:Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля?Скачать

Типы и виды тахометров

Используемые на транспорте тахометры делятся на несколько типов по принципу работы, способу обработки сигнала и индикации, способу подключения и применимости.

По принципу работы и способу подключения тахометры бывают:

• Механические/электромеханические (центробежные, магнитные) с прямым приводом;
• Электрические с подключением к системе зажигания двигателя — электронные (импульсные);
• Электрические с подключение к электрическому генератору — электромашинные.

По способу обработки сигнала тахометры бывают аналоговыми и цифровыми.

По применимости тахометры делятся на несколько групп:

• Для бензиновых двигателей с контактной и бесконтактной системой зажигания — подключение непосредственно к первичной (низковольтной) цепи;
• Для всех типов двигателей с электронным блоком управления — подключение к ЭБУ, сам блок использует для управления тахометром сигналы от системы зажигания или датчика положения коленчатого вала;
• Для дизельных двигателей — подключение к генератору.

Как правило, тахометры производятся для эксплуатации на определенных марках и моделях автомобилей, тракторов и другой техники, некоторые приборы могут использоваться на различном транспорте, оснащенном одинаковыми двигателями, системами зажигания и т.д.

Видео:Как определить частоту вращения двигателяСкачать

Устройство тахометра

Тахометр состоит из нескольких основных узлов: измерительный блок или преобразователь сигнала, блок индикации и вспомогательные компоненты.

Измерительный блок механических и электромеханических тахометров чаще всего магнитный, аналогичный обычному спидометру (в сущности, спидометр и является тахометром, измеряющим частоту вращения вторичного вала КПП или колеса). Такой спидометр подключается к двигателю гибким валом.

Измерительный блок в электрических приборах может строиться по аналоговой схемотехнике на транзисторах или по цифровой схемотехнике на основе специализированных микросхем. Данный блок получает сигнал от датчика, ЭБУ, генератора или системы зажигания, обрабатывает его в соответствии с предварительными настройками, и преобразованный сигнал подает на блок индикации.

Блок индикации может быть нескольких типов:

• Стрелочный индикатор (с приводом стрелки миллиамперметром);
• Цифровой индикатор на основе жидкокристаллического или светодиодного дисплея;
• Индикаторы с линейной светодиодной шкалой — роль стрелки выполняет линейка из светодиодов разного цвета.

Читайте также: Замена резинового вала kyocera

На автомобилях обычно используются стрелочные индикаторы, которые лучше читаются и позволяют сразу определить, в каком режиме работает двигатель. Цифровые и светодиодные индикаторы чаще всего устанавливаются при тюнинге, также они находят применение в простых тахометрах для мототехники, дизель-генераторов и т.д.

Шкала тахометра делится на несколько зон, отмеченных разным цветом:

• Зона малых оборотов — в данном диапазоне оборотов двигатель работает нестабильно, зона может отмечаться красным цветом;
• Зона оптимальных оборотов (?зеленая зона?) — в данном диапазоне двигатель развивает наибольшую мощность и крутящий момент, обычно зона отмечена зеленым цветом;
• Зона повышенных оборотов — данный диапазон оборотов является условно опасным для двигателя, обычно эта зона отмечена желтым цветом или чертой над красной зоной;
• Зона высоких оборотов (?красная зона?) — данный диапазон оборотов является опасным, двигатель работает с перегрузкой и работает с малой эффективностью, эта зона отмечена красным цветом.

Градуировка шкалы оборотов может выполняться в единицах или в десятках с указанием множителя — х100 или х1000, единица измерения оборотов — r/min или min -1 .

Вся конструкция помещена в корпус, который может монтироваться в приборную панель или устанавливаться отдельно. При этом тахометры могут быть различными по комплектации:

• Прибор без дополнительных функций;
• Тахометр с различными индикаторами;
• Тахометр, совмещенный в одном корпусе с другими приборами — спидометром, одометром, счетчиком моточасов и т.д.

Отдельно нужно рассказать о принципе работы наиболее распространенных типов тахометров.

Видео:Что такое "Перекрутить двигатель" и чем это черевато? - Пояснение физ процессовСкачать

Принцип работы магнитных тахометров

Работа магнитного тахометра основана на явлении индукции вихревых токов (токов Фуко) в немагнитном диске вращающимся постоянным полем. В обычном состоянии алюминиевый или медный диск не обладает магнитными свойствами, но если поместить его во вращающееся магнитное поле, то в нем возникают вихревые токи. Данные токи взаимодействуют с магнитным полем, поэтому немагнитный диск тоже начинает вращаться вслед за магнитом.

Для работы тахометра к диску присоединена стрелка, на валу которой закреплена возвратная пружина. Магнит связан с коленвалом или одним из валов трансмиссии посредством гибкого вала. Чем выше обороты двигателя, тем быстрее вращается магнит, и тем выше сила, отклоняющая закрепленный пружиной немагнитный диск — все это отражается и на положении стрелки.

Видео:Неисправный датчик положения коленчатого вала, как он себя проявляет.Скачать

Принцип работы электрических тахометров

Электрические тахометры используют для измерения электрические сигналы или отдельные импульсы. Электрические сигналы, пропорциональные частоте вращения коленвала, в бензиновом двигателе генерируются системой зажигания и электрическим генератором, а в бензиновом двигателе — только генератором. Также необходимый сигнал можно получать от электронного блока управления двигателем.

Наиболее просто работает тахометр, подключаемый к электрогенератору. Генератор имеет привод от коленчатого вала посредством клиноременной передачи, поэтому частота вращения ротора генератора всегда пропорциональна оборотам двигателя. А от частоты вращения ротора генератора зависит величина генерируемой на обмотке ЭДС, что и используется для подключения электромашинного тахометра. В сущности, прибор является вольтметром, который измерят напряжение на генераторе и преобразует его в показания числа оборотов коленвала. Тахометр подключается к генератору через специальный разъем, при этом требуется подстройка прибора под конкретный генератор.

Читайте также: Установка муфты компрессора кондиционера форд фокус 2

Работа электронного тахометра, подключаемого к системе зажигания, чуть более сложна. В системе зажигания генерируются импульсы тока, необходимые для образования искры в свечах зажигания. При этом частота искрообразования прямо связана с частой вращения коленвала — в противном случае топливно-воздушная смесь в цилиндрах не поджигалась бы вовремя. Частота искрообразования зависит от числа цилиндров двигателя и порядка их работы. В четырехцилиндровых двигателях система зажигания генерирует две искры за один оборот коленвала — по одной искре на каждые 180°. Именно это обстоятельство и используется для работы электронных тахометров — измерительный блок измеряет частоту искрообразования, и преобразует ее в показания числа оборотов двигателя. Электронный тахометр подключается к первичной (низковольтной) цепи системы зажигания, и измеряет число импульсов за единицу времени, поэтому данный тип приборов часто называют импульсным.

На этом же принципе работают простые тахометры для мототехники и других устройств с одно- или двухцилиндровыми двухтактными ДВС, однако подключаются такие приборы к высоковольтной части системы зажигания. Подключение — с помощью провода, обвитого вокруг высоковольтного (свечного) провода. В этом случае прямо измеряется число импульсов на свече и данный параметр преобразуется в показания числа оборотов мотора.

Тахометр — устройство простое и надежное, этот прибор может безотказно работать в течение всего срока эксплуатации транспортного средства. Но в случае поломки прибор следует как можно скорее заменить — только в этом случае будет обеспечиваться работа двигателя и эксплуатация транспортного средства в оптимальном режиме.

Видео:Курс автодиагностики, Что такое угол опережения зажигания, Как он разрушает мотор?Скачать

Частота вращения коленчатого вала двигателя

Частота вращения коленчатого вала двигателя n_v, соответствующая максимальной скорости автомобиля, определяется из уравнения мин -1 :

где ηn — коэффициент оборотистости двигателя.

У существующих легковых автомобилей коэффициент оборотистости двигателя ηn лежит в приделах 30…35.

Максимальная мощность двигателя

Максимальную мощность двигателя найдем из формулы:

где n_v/n_N-отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя при максимальной скорости движения автомобиля к частоте вращения при максимальной мощности двигателя;

a, b, c — коэффициенты, постоянные для каждого двигателя.

В случае прощеного расчета можно применять для бензиновых двигателей a=b=c=1.

Для построения внешней характеристики при известной мощности N_max и выбранных коэффициентах a, b, c, принимаем частоту вращения коленчатого вала при максимальной мощности от 5250 мин -1

N_max=68,6/ (1*5250/5400+1* (5250/5400) ²+1* (5250/5400) ³) =68,7 кВт

Построение внешней характеристики двигателя

Внешнюю характеристику двигателя с достаточной для практических расчетов можно определить по формуле Лейдермана (кВт):

N_е = N_мах * [a * + b * ( ) 2 — c * ( ) 3 ],

где n_Т — текущее значение частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Текущее значение частоты вращения коленчатого вала двигателя выбирают произвольно через определенный интервал (например, 500, 1500, 2500 и т.д.), но так, чтобы полученных точек характеристики было не меньше семи.

N_e1=68,7* (1*500/5400+1 (500/5400) ²-1* (500/5400) ³) =6,9 кВт

N_e3=68,7* (1*1500/5400+1* (1500/5400) ²-1* (1500/5400) ³) =22,94 кВт

Аналогично проводим расчет для следующих значений nТ и результаты расчетов сводим в Таблицу 1.

Вращающий момент двигателя

Определим вращающий момент двигателя по формуле:

M_в1=30*6,9*1000/ (500*3,14) =131,93 кН*м

М_в3=30*22.94/ (1500*3,14) =146,12 кН*м

Аналогично проводим расчет для следующих значений n_Т и результаты расчетов сводим в Таблицу 1.

Читайте также: Сальник первичного вала кпп а17

Таблица 1 — Внешняя характеристика двигателя

Видео:Распредвал на бензиновый двигатель 6,5 л.с. (168f)Скачать

Определение частоты вращения коленчатого вала

Для определения частоты вращения коленчатого вала используются датчики, указанные ниже.

Видео:Строение и функция коленчатого вала (3D анимация) - Motorservice GroupСкачать

Зажим триггера

Сигнал частоты вращения регистрируется на свечном проводе с помощью зажима триггера. Зажим индуктивно регистрирует сигнал высокого напряжения, который направляется от распределителя к любому цилиндру. Импульсы передаются от зажима триггера к анализатору, где преобразуются в сигнал частоты вращения. Зажим необходимо располагать как можно ближе к свече зажигания и как можно дальше от провода высокого напряжения свечи зажигания соседнего цилинда.

Видео:Бензиновые двигатели. Как выбрать? Чем отличаются ? Какой лучше взять?Скачать

Датчик светового барьера

Определение частоты вращения с помощью датчика светового барьера используется, когда отсутствует возможность прямой регистрации сигнала на двигателе (например, сложно снять сигнал частоты вращения коленчатого вала с помощью триггера или с катушки зажигания). На вращающуюся деталь (вентилятор, клиновой ремень) наносится специальная отражательная метка, которая при вращении детали регистрируется датчиком. Датчик светового барьера должен располагаться таким образом, чтобы обороты могли регистрироваться без помех (вибрации и т.п.). При подсчете частоты вращения коленчатого вала необходимо учитывать передаточное отношение проверяемой вращающейся детали относительно коленчатого вала. Такой способ регистрации частоты вращения используется редко.

Видео:Немного о балансировке двигателей мотоцикловСкачать

Зажим катушки зажигания

Сигнал частоты вращения снимается с кабеля катушки зажигания с помощью соответствующего зажима. Зажим должен быть прикреплен как можно ближе к катушке зажигания. Он индуктивно снимает сигнал высокого напряжения, которое подводится к распределителю. Импульс передается дальше от зажима к измерительной коробке и преобразуется там в сигнал частоты вращения.

Видео:Крутильные колебания коленчатого вала ДВССкачать

Датчик верхней мертвой точки (через диагностический разъем)

Как уже упоминалось, начиная с 2000 г. на автомобилях обычно устанавливается стандартный диагностический разъем. Регистрация сигнала частоты вращения происходит с использованием соответствующей штекерной вилки по сигналу датчика верхней мертвой точки, что обеспечивает очень точное измерение частоты вращения.

Видео:Модификации двигателей по типу и форме выходного вала. Дюймовые и метрические размеры. Шкивы.Скачать

Ротофон

Считывание частоты вращения может производиться с помощью анализатора звуковых колебаний, исходящих от двигателя во время его работы. При этом в качестве датчика используется микрофон, который устанавливается рядом с выхлопной трубой транспортного средства. Недостатки данного способа — невысокая точность измерения и повышенные требования к звукоизоляции зоны испытаний.

Видео:Испытание №4 на бензиновом двигателе ВАЗ-21083 без добавления присадки Amortect PROOF. Итог печаленСкачать

Датчик вибрации двигателя

Это один из наиболее широко используемых в настоящее время датчиков для считывания частоты вращения. Его работа основана на частотном анализе вибрации двигателя при его работе. Датчик имеет магнит, с помощью которого он устанавливается на стальную и жестко соединенную с блоком цилиндров деталь двигателя. К недостаткам следует отнести повышенные требования к отрегулированности и равномерности работы двигателя.

Видео:4-х тактный ДВС. Как? Зачем? Почему?Скачать

Датчик импульсов тока генератора

Этот датчик также достаточно широко распространен благодаря его простоте и надежности. При этом частота вращения считывается по колебаниям тока зарядки генератора. Для проведения измерения клеммы датчика подключаются к клеммам аккумуляторной батареи.

В связи с необходимостью обязательного контроля температурного режима двигателя при проверке состава отработавших газов газоанализаторы могут снабжаться специальными датчиками определения температуры масла. Такой датчик представляет собой специальный зонд, который вставляется в систему смазки вместо щупа для измерения уровня масла. Поскольку масляные щупы имеют разную длину, в датчиках температуры имеются специальные пробки, позволяющие адаптировать датчики. Длина датчика может изменяться в пределах 100.1500 мм.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала
  • Правообладателям
  • Политика конфиденциальности

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/chastoty-vrascheniya-kolenchatyh-valov-benzinovyh-dvigateley

  📸 Видео

  ЯК ШВИДКО та ПРОСТО перевірити будь-який ДАТЧИК АВТОМОБІЛЯ чи РОБОЧИЙ СВОЇМИ РУКАМИСкачать

  

  Испытание №1 присадки Amortect PROOF на бензиновом двигателе ВАЗ 21083 без моторного маслаСкачать

  

  Общее устройство бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгоранияСкачать

  

  Провернуло шейку коленвала. Пример того, что будет с напылением после поворота вкладышаСкачать

  

  Система питания карбюраторного двигателя.Скачать

  

  Шлифовка коленчатого вала | Восстановление работоспособности двигателя | #shorts #ремонтдвигателяСкачать