Т.4. Показники робочого циклу двигуна. Характеристики двз Ключові слова та поняття

Середній індикаторний тиск

Індикаторна потужність

Індикаторний ККД

Індикаторна питома витрата палива

Ефективна потужність

Середній ефективний тиск

Ефективний ККД

Ефективна питома витрата палива

Характеристика ДВЗ

Сталий режим роботи

Швидкісні характеристики

Зовнішня швидкісна характеристика

Часткова швидкісна характеристика

Коефіцієнт пристосовності двигуна до зовнішнього навантаження за крутним моментом

Коефіцієнт пристосовності двигуна до зовнішнього навантаження за частотою обертання

Швидкісний коефіцієнт

Навантажувальна характеристика

Регулювальна характеристика

Регулювальна характеристика двигуна із зовнішнім сумішоутворенням за складом суміші

Регулювальна характеристика двигуна із зовнішнім сумішоутворенням за кутом випередження запалювання

Регулювальна характеристика дизеля за кутом випередження подачі палива

Регуляторна характеристика

Навантажувально-швидкісна характеристика

Вхідна інформація

Приступаючи до вивчення даної теми, ВАМ необхідно відновити в пам’яті знання з минулих періодів навчання:

• з курсу «Фізики»: потужність, момент, втрати на тертя.

Зміст теми

§ 1. Індикаторні параметри робочого циклу

§ 2. Ефективні показники двигуна

§ 3. Характеристики ДВЗ

§ 3.1. Поняття про характеристики

§ 3.2. Швидкісні характеристики

§ 3.3. Навантажувальні характеристики

§ 3.4. Регулювальні характеристики

§ 3.5. Регуляторні характеристики

§ 3.6. Навантажувально-швидкісні характеристики

Тематичний зміст

§ 1. Індикаторні параметри робочого циклу

Робочий цикл  характеризується індикаторними показниками. Ці показники стосуються процесів, що відбуваються усередині циліндра двигуна, та характеризують досконалість циклу за тепловикористанням.

Для кількісної оцінки ефективності робочих циклів ДВЗ введені такі характеристики, як:

• середній індикаторний тиск;

• індикаторна потужність;

• індикаторний ККД;

• індикаторна питома витрата палива.

Графічно середній індикаторний тиск p_i, МПа (рис. 1) — різниця площини під кривою z-b (роботи розширення) та площини під кривою а-с (роботи стиску суміші).

а	б
Рисунок 1. Індикаторна діаграма ДВЗ з примусовим запалюванням (а) та дизельного (б)

Для двигунів, що працюють за циклом із підведенням теплоти при V=const, теоретичний середній індикаторний тиск p_i′ визначається за виразом:

pi′=pcε-1[λn2-1·(1-1εn2-1)-1n1-1·(1-1εn1-1)]

Для дизельних двигунів (зі змішаним підведенням теплоти):

pi’=pcε-1[λ·ρn2-1·(1-1δn2-1)-1n1-1·(1-1εn1-1)+λ·(ρ-1)].

ПИТАННЯ 1

Як Ви вважаєте, у яких двигунів значення середнього індикаторного тиску вище?  у ДВЗ з примусовим запалюванням.  у дизельних.

Середній індикаторний тиск p_i дійсного циклу менше теоретичного p_i′ за рахунок «скруглення» діаграми поблизу точок c, z, b. Зменшення середнього теоретичного індикаторного тиску унаслідок відхилень реальних процесів від теоретичних кількісно виражається коефіцієнтом повноти діаграми φ_і і середнім тиском насосних втрат Δp_i.

Характерні чисельні значення коефіцієнта повноти діаграми:

• для карбюраторних двигунів φ_і = 0,94–0,97;

• для бензинових з електронним впорскуванням φ_і = 0,95–0,98;

• для дизелів φ_і = 0,92–0,95.

Середній тиск насосних втрат визначається як:

p_i = p_r - p_a.

Для 4-тактних двигунів без наддуву  величина Δp_i позитивна. У двигунах з наддувом  від приводного відцентрового нагнітача при p_a > p_r величина Δp_i негативна. При газотурбінному наддуві Δp_i може мати будь-який знак.

Втрати на газообмін враховуються у роботі на механічні втрати. Тому середній індикаторний тиск p_i обчислюється тільки з урахуванням коефіцієнта повноти діаграми:

p_i = φ_і · p_i′.

Індикаторну потужність двигуна N_і, кВт, визначають за формулою:

Ni=pi·Vh·i·n30τ;

де:

t — число тактів двигуна;

i — число циліндрів.

Індикаторний ККД η_і. Цей параметр кількісно визначає ступінь використання теплоти палива для одержання корисної роботи усередині циліндрів двигуна:

ηi=LiHU;

де:

L_i — теплота, що еквівалентна індикаторній роботі, МДж/кг.

Для автотракторних двигунів, що працюють на рідкому паливі:

ηi=pi·l0·αHU·ρa·ην;

де:

ρ_а — густина заряду на впуску, кг/м³:

ρa=ρ0(k)·106R·T0(k);

де:

R — газова стала повітря, Дж/(кг·К), R = 287 Дж/(кг·К).

Для газових двигунів:

ηi=371·106·M1·T0(k)·piQU·p0(k)·ην.

Для газодизелів:

ηi=371·106·M1·T0(k)·pi(QU+HU22,4·gT)·p0(k)·ην.

Для бензинових і дизельних двигунів обчислюють індикаторну питому витрату палива g_i, г/(кВт·год):

gi=3600ηi·HU

Для газових двигунів визначають індикаторну питому витрату палива v_i, м³/(кВт·год), і питому витрату теплоти q_i, МДж/(кВт·год):

νi=3,6ηi·QU;

q_i = ν_i · Q_U.

Для газодизелів визначають індикаторну питому витрату газового палива v_i, м³/(кВт·год), індикаторну питому витрату рідкого палива g_i^Д, г/(кВт·год), і загальну індикаторну питому витрату теплоти q_i, МДж/(кВт·год):

νi=3,6·(1-q)ηi·QU;

giД=3600qηi·HU;

qi=3,6ηi.

Значення індикаторних показників двигунів зазначені в таблиці 1.

Таблиця 1 Індикаторні показники двигуна
Тип ДВЗ	Середній індикаторний тиск	Індикаторний ККД	Індикаторна питома витрата палива (теплоти)
Бензинові: карбюраторні із електронним впорскуванням	pi = 0,6–1,6 МПа	ηi = 0,3–0,4 ηi = 0,35–0,45	gi = 210–275 г/(кВт·год) gi = 180–230 г/(кВт·год)
Дизельні: без наддуву з наддувом	pi = 0,7–1,1 МПа pi ≤ 2,2 МПа	ηi = 0,4–0,5	gi = 170–210 г/(кВт·год)
Газодизельні: без наддуву з наддувом	pi = 0,75–1,1 МПа pi ≤ 2,2 МПа	ηi = 0,4–0,5	qi = 7–9 МДж/(кВт·год) qi = 6,8–8,5 МДж/(кВт·год)
Газові	pi = 0,6–0,9 МПа	ηi = 0,28–0,35	qi = 10,5–13,5 МДж/(кВт·год)