41. Эффективные показатели двс

Эффективными показателями называют величины, характеризующие работу двигателя, снимаемую с его вала и полезно используемую. Во имя получения этой работы собственно и строят двигатели внутреннего сгорания. К числу эффективных показателей относят, прежде всего, эффективную мощность, крутящий момент, среднее эффективное давление топлива, эффективный КПД.

Полезная, или эффективная, работа двигателя за один цикл

,

где L_мп – работа механических потерь.

Разделив это выражение на рабочий объем   получим

,

где   - среднее эффективное давление, т.е полезная работа, получаемая за цикл с единицы рабочего объема цилиндра.

Умножив Pe на  , получим

,

где   - эффективная мощность двигателя;   - мощность механических потерь.

Если Pe умножить на  , то получим

,

где   - эффективный крутящий момент двигателя; М_мп – момент механических потерь.

Механический КПД двигателя

Далее, используя Pe, можно записать

.

Под эффективным КПД двигателя понимают долю от всей подведенной с топливом теплоты, превращенную в полезную работу:  . Далее можно преобразовать:

.

Удельный эффективный расход топлива или расход топлива на единицу эффективной мощности в час

.

Из приведенных уравнений следует, что для обеспечения высокой эффективности и экономичности работы двигателя недостаточно достижения высоких значений р_i и  . Необходимо также, чтобы малыми были механические потери двигателя

42. Механические потери двс

Под механическими потерями понимают потери на все виды механического трения, осуществление газообмена, привод вспомогательных механизмов (водяного, масляного, топливного насосов, вентилятора, генератора и пр.), вентиляционные потери, связанные с движением деталей двигателя при больших скоростях в среде воздушно-масляной эмульсии и воздуха, а также на привод компрессора. В дизелях с разделенными камерами сгорания к механическим потерям относят обычно также газодинамические потери на перетекание заряда между полостями камеры сгорания.

По аналогии с понятием р_i вводится понятие о среднем давлении механических потерь р_мп как об удельной работе механических потерь при осуществлении одного цикла, т. е. цикловой работе потерь, приходящейся на единицу рабочего объема цилиндра:

где р_тр — на трение; р_нх — на газообмен; р_всп.м — на привод вспомогательных механизмов; р_вент — на вентиляцию; р_пр.к — на привод компрессора.

Основная часть механических потерь — потери на трение р_тр (до 80%). Большая часть потерь на трение приходится на пары поршень — гильза, поршневые кольца — гильза (45...55% всех механических потерь). Потери на трение в подшипниках составляют до 20% от всех механических потерь.

Потери на газообмен р_нх связаны с неодинаковой величиной работы впуска и выпуска. Потери на газообмен тем больше, чем выше сопротивление впускной и выпускной систем и больше скорость движения газов. С ростом частоты вращения потери на газообмен во всех типах двигателей растут в результате уменьшения работы впуска и увеличения работы выталкивания. Связано это с увеличением перепадов давлений во впускной и выпускной системах. В двигателях с искровым зажиганием потери на газообмен возрастают при уменьшении нагрузки, так как при этом прикрывается дроссельная заслонка, увеличивается сопротивление впускной системы и снижается положительная работа впуска. Нередко наблюдается увеличение работы газообмена в дизеле при снижении нагрузки ниже определенного значения. Это связано с тем, что при малой нагрузке давление в цилиндре в момент начала открытия выпускного клапана мало, поэтому невозможно эффективное истечение отработавших газов в период свободного выпуска с соответствующим уменьшением их количества и давления.

Вентиляционные потери малы, они зависят от частоты вращения и растут при ее увеличении: p_вент = A₁n², где А₁ — постоянная. Потери на привод вспомогательных механизмов также в основном зависят от частоты вращения, причем р_всп.м = А₂ n², где А₂ — постоянная.