2.5 Эффективные показатели двигателя

Эффективная мощность определяется по индикаторной мощности через механический КПД:

где – индикаторная мощность для многоцилиндрового двигателя;

– механический КПД;

– среднее индикаторное давление газов;

– рабочий объём двигателя;

– частота вращения коленчатого вала;

– коэффициент тактности для четырёхтактных двигателей.

Рабочий объём двигателя определяется по формуле:

где – рабочий объём цилиндра;

– число цилиндров двигателя;

– диаметр цилиндра;

– ход поршня.

Подставим найденные значения в формулу (2) и получим:

Эффективное давление газов находим по формуле:

Эффективный КПД двигателя составит величину:

Эффективный удельный расход жидкого топлива определяется по формуле:

Средняя скорость поршня:

Литровая мощность определяется по выражению:

Удельную поршневую мощность находим по формуле:

3 Расчёт внешней скоростной характеристики двигателя

Режим работы АД характеризуется частотой вращения коленчатого вала и развиваемой мощностью. Для оценки работы двигателя на переменных режимах используются различные характеристики, которые графически выражают зависимость основных показателей двигателя от параметра, характеризующего режим работы двигателя.

В зависимости от параметра, принимаемого в качестве независимого переменного, различают характеристики: скоростные, нагрузочные, регулировочные и др.

Наибольшее значение для оценки работы АД имеют скоростные характеристики. Скоростная характеристика показывает изменение мощности, крутящего момента, расходов топлива и других параметров от частоты вращения коленчатого вала.

В зависимости от положения органа, управляющего подачей топлива, различают внешнюю и частичную скоростные характеристики. Скоростные характеристики получают экспериментально на испытательных стендах или расчётным методом.

Внешняя скоростная характеристика (ВСХ) двигателя представляет собой графики зависимости эффективной мощности , эффективного крутящего момента , часового и эффективного удельного расходов топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

ВСХ снимается при полной нагрузке АД, т.е. при максимальной подаче топлива и при постоянном положении топливорегулирующих органов. ВСХ позволяет оценить мощностные, экономические, динамические и эксплуатационные показатели при работе двигателя с полной нагрузкой.

Изменение основных параметров двигателей происходит в соответствии с закономерностями протекания кривых , , , и др., которые определяются от совместного воздействия индикаторного КПД , коэффициента избытка воздуха , коэффициента наполнения , механического КПД и частоты вращения коленчатого вала. Все кривые ВСХ имеют точки перегиба, соответствующих максимальным и минимальным значениям параметров АД.

На ВСХ отмечают следующие характерные частоты вращения двигателя:

• – минимальная частота вращения холостого хода;

• – минимально устойчивая частота вращения при полной мощности (нагрузке);

• – частота вращения, соответствующая максимальному крутящему моменту ;

• – частота вращения, соответствующая минимальному удельному эффективному расходу топлива ;

• – частота вращения, соответствующая максимальной мощности ;

• – максимальная частота вращения холостого хода;

• – максимально допустимая частота вращения при полной мощности.

Для двигателя ВАЗ 21214-10 минимально устойчивая частота вращения

Для получения ряда промежуточных точек задаёмся следующими соотношениями:

Отсюда находим промежуточные значения частоты вращения коленчатого вала:

Расчётные точки кривой эффективной мощности определяются по следующей эмпирической зависимости:

где и – эффективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала ( ) в искомой точке ВСХ .

Подставим известные значения и получим промежуточные значения:

Промежуточные значения эффективной мощности наносятся на график кривой в соответствующем масштабе.

Точки кривой эффективного крутящего момента ( ) определяютя по формуле:

Найдём промежуточные значения и с помощью них построим кривую крутящего момента в соответствующем масштабе:

Кривая удельного эффективного расхода топлива, , строится по расчётным точкам, определяемым по формуле:

где – удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности.

Подставляя известные величины, получим промежуточные значения удельного эффективного расхода топлива и нанесём их на график ВСХ:

Часовой расход топлива, , определяется по формуле:

Найдём промежуточные значения и построим кривую в соответствующем масштабе:

По ВСХ определим коэффициент приспособляемости , представляющий собой отношение максимального крутящего момента к крутящему моменту при максимальной мощности :

Этот коэффициент служит для оценки приспособляемости двигателя к изменению внешней нагрузки и характеризует способность двигателя преодолевать кратковременные перегрузки.

Показатели	Отношение nx / nN
	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
nx, мин-1	1040	2080	3120	4160	5200	6240
Nвх, кВт	15,068	32,215	48,323	60,274	64,95	59,234
Мвх, Н·м	138,425	147,974	147,976	138,429	119,335	90,694