Билет31

1)Эффективные показатели двигателя.

Среднее эффективное давление р_е — условное постоянное давление в цилиндре двигателя, при котором работа, произ­водимая в них за один такт, равнялась бы эффективной работе за цикл. Оно, так же как и среднее индикаторное давление,— мера удельной работы и измеряется в МПа или Дж/л. Среднее эффективное давление р_е, характеризующее полез­ную работу, получаемую за один цикл с единицы рабочего объема цилиндра, можно представить как отношение эффек­тивной работы L_e двигателя за один цикл к рабочему объему цилиндра V_h, т. е. р_е = L_e/V_h , где L_e = L_i—L_м; L_i — индикаторная работа цикла; L_м — работа механических потерь. Среднее эффективное давление р_е можно представить как разность между средним индикаторным давлением р_i и сред­ним давлением механических потерь р_м, т. е. p_e=p_i-P_м. При работе автотракторных двигателей на номинальном ре­жиме значения р_е находятся в следующих пределах: для четырехтактных карбюраторных двигателей — 0,6...1,1; для че­тырехтактных дизелей без наддува — 0,55...0,85; для газовых двигателей — 0,5...0,75; для четырехтактных дизелей с надду­вом— до 2; для двухтактных высокооборотных дизелей — 0,4...0,75.

Эффективная мощность N_e — мощность двигателя, снимае­мая с коленчатого вала. Эта мощность передается трансмиссии трактора или автомобиля. Эффективная мощность меньше инди­каторной на величину мощности, затрачиваемой на преодоле­ние механических потерь, N_м:

N_e = N_i — N_м. По аналогии с индикаторной мощностью формула эффектив­ной мощности N_e (кВт) может быть записана в следующем виде:

N_e = р_е V_h n i/(30 τ_дв) (62) . Крутящий момент М_к (Н*м) —средний за цикл момент, пе­редаваемый от коленчатого вала силовой передаче трактора или автомобиля, — можно определить из выражения для эффектив­ной мощности N_e: N_e = M_K ω/10³, где ω = πn/30— угловая скорость коленчатого вала. Подставляя в выражение (63) значение ш, получим: М_к = 9550 N_e/n. (64) Если вместо N_e в формулу (64) подставить выражение мощ­ности (62), то получим: М_к = p_еV_h i/(0,00314 τ_дв). Откуда

р_е= 0,00314М_к τ_дв /(V_hi). Таким образом, для данного двигателя, объединяя постоян­ные параметры через С, получим: М_к = С р_е . Следовательно, для данного двигателя крутящий момент прямо пропорционален среднему эффективному давлению.

Эффективный КПД η_е определяют как отношение количества теплоты Q_e, превращенной в работу на валу двигателя, к коли­честву теплоты Q_ц, подведенной за цикл η_е = Q_e/Q_ц. Так как L_e/L_i= l—L_м/L_i = η_м и L_e = L_i η_м, то η_е = η_i • η_м . (66) С учетом выражения (66) р_е = η_V ρ_к η_е Q_н /(α l_о).(67) После подстановки в уравнение (62) значения р_е из уравне­ния (67) получим выражение для эффективной мощности дви­гателя (кВт) в следующем виде: N_e = η_V ρ_к η_е Q_н V_h n i/( α l_о 30 τ_дв) .

Эффективный удельный расход топлива g_e При известной эффективной мощности N_e и количестве израсходованного топ­лива G_T эффективный удельный расход топлива g_e (г/кВт•ч) определяют по формуле: g_e = G_T10³ /N_e. (68) Связь между ge и η_е при работе двигателя на жидком топли­ве определяют из выражения:

η_е = 3,6.10³/(g_eQ_H). (69)

Эффективный удельный объемный расход газа (для газового двигателя) ν_е (м³/Дж) определяют по формуле: ν_е = V_г/N_e ,

где v_г количество израсходованного газа, м³/с; N_е — эффективная мощность, Вт. Если принять расход газа V_г в м³/ч, а мощность N_e в кВт, то получим эффективный удельный расход в м³/(кВт-ч).

Эффективный КПД газового двигателя рассчитывают следующим образом: η_е = 1/(Q_nν_e). Если принять Q_н в МДж/м³, a ν_e — м³/(кВт•ч), то получим:

η_е = 3,6/(ν_eQ_H). Связь удельного эффективного расхода топлива g_e с пара­метрами рабочего цикла установим на основе уравнений (67) и (69):

р_е = η_V ρ_к η_е Q_н /( α l_о) .= η_V ρ_к η_е Q_н 3,6*10³/( α l_о g_е Q_н) .(70) Откуда g_e = 3,6.10³T)η_v,p_K/(αl_op_e). (71) В уравнениях (70) и (71) р_е — в МПа, р_к — в кг/м³, l_o —в кг/кг, g_e —в г/(кВт•ч). Так как η_е = 3,6 • 10³/ (g_eQ_H), то после подстановки в это вы­ражение значения g_e из уравнения (71), получим: η_е = α l₀ p_e/( η_V ρ_к Q_н).

Для данного топлива Q_H может быть принята постоянной. Тогда для тракторных дизелей при удельной рабочей теплотвор­ности дизельного топлива Q_н =42,5МДж/кг, η_е = 84,3/g_e . Для бензиновых двигателей при удельной рабочей теплотвор­ности бензина Q_H=44 МДж/кг: η_е = 8l,8/g_e. Для двигателей, работающих на газообразном топливе: η_е = 371.15M´_i Т_к p_e/(Q´_н η_V р_к). Эффективный удельный расход газового топлива (м³/Дж):v_e = 269 • 10⁵ η_V ρ_к /(М´₁ Т_к р_е).

Эффективный удельный расход газового топлива [м³/(кВт• ч)]: v_e = 9700 η_V ρ_к /( М´₁ Т_к р_е).

Удельный эффективный расход теплоты [МДж/(кВт•ч): ge = ν_eQ´_H = 9700 η_V ρ_к Q´_H /(М´₁ Т_к р_е)..

Для автотракторных двигателей на номинальном режиме работы значения эффективного КПД находятся в следующих пределах: для карбюраторных двигателей — 0,25... 0,33; для ди­зелей — 0,35 ... 0,40; для газовых двигателей — 0,23... 0,30.

При этом значение эффективного удельного расхода топлива составляет: для карбюраторных двигателей g_e = 300... 370 г/(кВт-ч); для дизелей с неразделенными камерами сго­рания g_e = 225 ... 260 г/(кВт-ч); для вихрекамерных и предкамерных дизелей g_e = 245...270 г/(кВт-ч); для газовых двигате­лей (расход теплоты) g_e = 14... 17 МДж/(кВт-ч).