2. Параметри двигунів внутрішнього згорання

Тепловий баланс двигунів

Тепловий баланс двигуна дає уявлення про розподіл теплоти, що виділяється при згоранні палива. Тепловий баланс може бути складений на підставі даних випробувань двигуна або із значними допущеннями підрахований аналітичним методом.

Рівняння теплового балансу має наступний вигляд:

,

де: Q – кількість теплоти, від згорання палива;

Q_Е – кількість теплоти, що еквівалентна ефективній роботі двигуна;

Q_В – частина повних теплових втрат, яка відповідає кількості теплоти, що відводиться системою охолодження і мащення;

Q_Г – частина повних теплових втрат, яка відповідає кількості теплоти, що відводиться з відпрацьованими газами;

Q_Н – частина повних теплових втрат, обумовлена неповним або недосконалим згоранням палива в циліндрі двигуна;

Q_ОСТ – залишковий елемент теплового балансу, що враховує кількість теплоти, що втрачається унаслідок теплового випромінювання в навколишнє середовище, кількість теплоти, що відповідає невикористаній кінетичній енергії відпрацьованих газів, кількість теплоти, що відповідає втратам на тертя і на привід допоміжних механізмів, а також інші невраховані втрати. Тепловий баланс карбюраторного двигуна показаний на рис.7.2,а, дизельного, – на рис. 7.2,б. Кількість теплоти, перетворена в ефективну роботу у карбюраторного ДВЗ, складає 23–30%, у дизельного ДВЗ – 36–38 %.

Рисунок 7.2 - Тепловий баланс карбюраторного і дизельного двигуна

Решта частини теплоти, що виділяється при згоранні палива, поглинається різними тепловими втратами.

Тепловий баланс значною мірою залежить від конструктивних особливостей двигуна (тип, основні розміри, ступінь стиску, система охолоджування, мастила і ін.), а також від ряду експлуатаційних чинників (умови навколишнього середовища, число обертів, навантаження і ін.).

Основні параметри двигунів

Для оцінки і порівняння автотракторних двигунів, окрім конструктивних розмірів, застосовують ряд термодинамічних, динамічних, технологічних параметрів.

До термодинамічних параметрів відносять: середній ефективний тиск, літрову і питому поршневу потужності двигуна. Динамічні параметри характеризуються середньою швидкістю поршня і коефіцієнтом форсування. Технологічними параметрами є питомий і літровий ваги двигуна.

Літровою потужністю двигуна називається ефективна потужність двигуна, віднесена до його літражу:

або

Як видно з виразу, що приводиться, підвищення літрової потужності досяжне шляхом збільшення середнього ефективного тиску, числа обертів. Чим більше літрова потужність, тим менше (за інших рівних умов) габарити і вага двигуна. Літрова потужність дає можливість порівнювати ступінь використання робочого об'єму двигунів, що розвивають однакове число обертів.

Питомою поршневою потужністю двигуна називається ефективна потужність двигуна, віднесена в сумі площ поршня двигуна:

.

Питома поршнева потужність характеризує загальну напруженість двигуна.

Середня швидкість поршня (м/с) визначається по формулі:

,

де S - хід поршня, мм.

Коефіцієнтом форсування називається співвідношення середньої швидкості поршня до середнього ефективного тиску.

.

Коефіцієнт форсування показує два шляхи підвищення потужності двигуна:

1. Застосування наддуву із збільшенням циклової подачі палива і відповідним зростанням Pe;

2. Збільшення частоти обертання двигуна і зростанням швидкості поршня ω_ср.

Сухою вагою двигуна G_Д називають вагу двигуна без води і масла, без коробки передач, муфти зчеплення, радіатора і без агрегатів, що не мають безпосереднього відношення до двигуна, але з вентилятором, генератором і очисником повітря.

Літровою вагою двигуна називається суха вага двигуна, що доводиться на одиницю літражу:

.

Літрова вага дає можливість судити про ступінь досконалості конструкції і технології виготовлення двигуна.

Питомою вагою двигуна називається суха вага двигуна, що доводиться на одиницю ефективної потужності:

.