18)Понятие об установившихся и неустановившихся режимах работы двс

19)Эффективная мощность и эффективный кпд двигателя

Полезная мощность, передаваемая двигателем потребителю, именуемая эффективной мощностью N_е, меньше, чем N_i, на величину механических потерь.

Эти потери обусловлены трением поршня и подшипников, затратой работы на насосы — топливный, продувочный, водяной и пр. Известно, что механические потери учитываются механическим к. п. д., т. е.

 

η_м = N_е / N_i ,

и поэтому

N_e = η_мN_i.        (11,28)

Средние значения механического к. п. д. у различных двигателей колеблются в пределах 0,7—0,9.

Если мощность, соответствующую механическим потерям, обозначить через N_r, то

N_e= N_i – N_r .

Разделим все части этой формулы на коэффициент К. Для четырехтактного двигателя К =V_hni /900, для двухтактного К = V_hni /450.

Тогда

N_e / K = N_i /K – N_r / K .

Из формул (II, 24) и (II, 25) видно, что член N_i /K представляет

собой среднее индикаторное давление p_i.По аналогии с этим член

N_e / K называют средним эффективным давлением р_е.

Физический смысл его таков: это та часть среднего индикаторного давления, которая пропорциональна работе, отдаваемой двигателем потребителю.

Член N_r / K = р_r соответствует той части среднего индикаторного

давления, которая пропорциональна работе, затраченной на механические потери.

Величины р_е и р_r имеют большое значение при расчете и сравнении показателей различных типов двигателей.

Из формул (II, 24), (II, 25), (II, 28) и (II, 30) следует: для четырехтактных двигателей

В современных четырехтактных дизелях без наддува в среднем 5 < p_е < 8 кГ/см². В двухтактных дизелях, где часть хода поршня отводится на процесс выпуска, р_е соответственно оказывается ниже примерно на 20%. Наиболее низкие р_е, порядка 2,5 кГ/см², встречаются у двигателей с картерной продувкой

При наддуве р_е может быть значительно поднято — до 15 кГ/см² и выше.

В настоящее время источниками механической энергии в автомобилях являются в основном тепловые двигатели, в первую очередь двигатели внутреннего сгорания. Преобразование энергии топлива в механическую энергию в них связано со значительными потерями, поэтому необходимо в первую очередь найти пути уменьшения этих потерь и достичь максимальной отдачи энергии, содержащейся в топливе.

Важным показателем является коэффициент полезного действия (КПД) двигателя, показывающий, какое количество энергии топлива преобразуется в механическую работу.

Эффективный КПД

Характеристика двигателя, отражающая степень использования теплоты с учетом всех видов потерь как тепловых, так и механических. Представляет собой отношение полезной механической работы ко всей затраченной теплоте.

По определению выше:

η_e = A_e/Q₁,

где A_e – полезная механическая работа; Q₁ – затраченная теплота.

Также можно выразить эффективный КПД, используя другие коэффициенты полезного действия двигателя:

η_e = η_i·η_m = η_t·η_g·η_m,

где η_i – индикаторный КПД; η_m – механический КПД; η_t – термический КПД; η_g –относительный КПД.

Например, при работе двигателя внутреннего сгорания 1/3 энергии топлива преобразуется в механическую работу, 1/3 путем охлаждения передается в окружающую среду и 1/3 отводится в виде теплоты, содержащейся в отработавших газах. Любое использование тепловых потерь двух последних видов означает экономию энергии, более рациональное использование мощности двигателя и улучшение теплового, баланса автомобиля.

Так, использование теплоты, поглощенной охлаждающей жидкостью, которую в принципе необходимо отвести от двигателя для отопления кабины или кузова, является типичным примером экономии топлива, необходимого для независимого отопления. Такими же примерами служат обогрев отработавшими газами кузовов грузовых автомобилей, которые перевозят смерзающиеся грузы (руду, уголь, жидкости), использование энергии отработавших газов для привода турбокомпрессора или вспомогательной турбины.