Основні параметри, що характеризують роботу двигунів

Основними параметрами, що характеризують роботоздатність і економічність двигунів, є індикаторні та ефективні показники потужності і питомої витрати палива.

Для аналізу характеристик двигунів необхідно знати зв’язок цих показників з параметрами циклу.

1. Індикаторна потужність двигуна N_і – це потужність, обумовлена роботою газів у циліндрах двигуна. Вона може бути підрахована при відомих: середньому індикаторному тиску р_і в н/м², робочому об’ємі циліндра V_h у м³, числі циліндрів – і, частоті обертання колінчатого вала в секунду n і числі тактності двигуна _дв (число ходів поршня за цикл).

, Вт,

де – робота газів за один цикл в одному циліндрі;

– число циклів за одну секунду,

або

, Вт. (1)

При підстановці р_і в Мн/м² (1 Мн/м²=10⁶ н/м²), V_h в л., а n в об/хв, формула для визначення індикаторної потужності в кВт має вигляд:

. (2)

2. Ефективна потужність двигуна. Ця потужність N_e, що знімається з колінчатого вала двигуна, встановлює взаємозв’язок з індикаторною потужністю із рівняння механічного ККД.

; .

Співвідношення N_і з параметрами циклу можуть бути визначені з ряду рівнянь.

Питома індикаторна витрата палива підраховується, якщо відомо секундну витрату в кг/с G_T:

, кг/(Втс) або кг/дж. (3)

Індикаторний ККД визначається за формулою:

, (4)

де H_u – нижча теплота згоряння палива, дж/кг.

Звідси, вирішуючи відносно N_і, одержуємо:

. (5)

Витрату палива G_T замінюєм рівнянням, яке визначається з формули коефіцієнта надлишку повітря:

, (6)

де l₀ – кількість повітря, теоретично необхідного для згоряння 1 кг палива, кг;

G_пов. – секундна витрата повітря (кг/с), яка визначається як добуток коефіцієнта наповнення _V на кількість повітря G₀, яке могло б заповнити робочий об’єм циліндра при тиску р₀ і температурі навколишнього повітря Т₀, тобто G_пов.= _V G₀ або, підставляючи замість G₀, одержуємо:

,

де ₀ – густина повітря, кг/м³;

– кількість циклів, що відбуваються за одну секунду.

З рівняння (6) одержуємо G_T. і, замінивши G_пов., маємо:

. (7)

Підставляємо G_T у формулу (5):

, Вт. (8)

Якщо в рівняння (8) підставляємо V_h в л., n – в об/хв, Н_u в Мдж/кг, то одержуємо:

, кВт. (9)

В остаточному вигляді ефективна потужність двигуна, яка дорівнює , визначається за наступним рівнянням:

, кВт. (10)

Рівняння може бути трохи спрощене. Це необхідно для аналізу факторів, які впливають на ефективну потужність двигуна при його роботі на різних режимах. Якщо під значення постійного коефіцієнта К підведемо незмінні величини, то рівняння N_е прийме вигляд:

, кВт. (11)

3. Ефективна питома витрата палива. Цю витрату палива g_e легко визначити з рівняння для визначення ефективного ККД.

,

і, підставляючи

кг/(Втс) або кг/Дж, (12)

отримуємо

,

звідки

. (13)

Знаючи, що , остаточний вигляд залежності наступний:

, кг/Дж. (14)

Ця формула для випадку незмінного сорту палива має вигляд:

, кг/Дж, (15)

де С – постійний коефіцієнт.

У практиці випробувань двигунів зручніше питому витрату палива g_е підраховувати г/(кВтгод), маючи годинну витрату палива в кг/год, за формулою:

, г/(кВтгод), (16)

При випробуванні двигунів для можливого порівняння отриманих результатів виконують приведення потужності і витрати палива до нормальних умов. Потужність двигуна N_e і годинну витрату палива G_T обчислюють за формулами, згідно стандартів.

Рівняння і формули зв’язку основних показників двигунів з параметрами циклу, на яких ми зупинялися вище, дозволяють всебічно проводити аналіз впливу цих параметрів, різних умов і режимів на роботоздатність і економічність автотракторних двигунів.