оза / Indic pocaz

ИНДИКАТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ

Для комплексной оценки протекания рабочего процесса используются индикаторные показатели. Они характеризуют совершенство осуществления цикла по теплоиспользованию и связаны с качеством организации рабочих процессов.

Индикаторная работа L_i. В результате осуществления рабочего цикла часть теплоты, выделяющаяся при сгорании топлива, превращается в полезную механическую работу. Эту работу, развиваемую газами в цилиндре двигателя, называют индикаторной. Она эквивалента площади, заключенной внутри контура индикаторной диаграммы.

Рис. 1. Индикаторная диа-1рамма четырехтактного кар­бюраторного двигателя

На рис. 1 приведена действительная индикаторная диаграмма четырехтактного карбюраторного двигателя без наддува. Площадь, ограниченная кривой aa'fkz'ildi, эквивалентна индикаторной работе цикла +L_i, а площадь, b₁rab₁ – эквивалентна работе, затрачиваемой на газообмен L_{i газ}. Следовательно, индика­торная работа цикла четырех­тактного двигателя:

Индикаторная работа не может быть полностью передана от вала двигателя потребителю, так как часть ее затра­чивается на преодоление трения в со­пряженных движущихся деталях и привод вспомогательных механизмов.

Среднее индикаторное давление P_i – это такое условное постоянное по величине избыточное давление, которое действуя на поршень, совершает работу за один ход поршня, равную работе за весь цикл.

Геометрически среднее индикаторное давление представляет собой высоту прямоугольника, построенного в пределах рабочего объема V_h и равного по площади индикаторной диаграммы.

Рис. 2. Теоретический цикл и среднее индикаторное давление

В тепловом расчете используются аналитические формулы для определения P_i^/ теоретического цикла.

Работа цикла при смешанном подводе теплоты:

Работа предварительного расширения:

Работа политропного расширения:

Так как:

Получаем:

Работа политропного сжатия:

Подставляя полученные значения работ в формулу L_i получаем:

Подставляя данное выражение в формулу (1) и учитывая что получаем:

Для двигателей с искровым зажиганием ρ=1 и δ=ε:

Для действительных циклов двигателей величина P_i определяется

.

По опытным данным φ=0,92…0,97. Отклонение действительного цикла от расчетного у карбюраторных двигателей меньше, чем у дизелей. Поэтому значения φ у них ближе к верхнему пределу. У дизелей с разделенными камерами сгорания вследствие наличия дополнительных гидравлических и тепловых потерь коэффициент φ ближе к нижнему пределу.

Величина Р_i лежит в пределах:

0,9…1,2 МПа – карбюраторные двигатели;

0,7…0,9 Мпа – газовые двигатели;

0,75…1,05 МПа – дизельные двигатели без наддува.

Меньшее значение Р_i в дизелях без наддува по сравнению с бензиновыми объясняется тем, что дизеля работают с большим α. Это вызывает неполное использование рабочего объема цилиндра и дополнительные потери теплоты на нагревание избыточного воздуха.

Связь среднего индикаторного давления с параметрами рабочего процесса определяется выражением:

Индикаторная мощность N_i – это мощность развиваемая газами в цилиндре двигателя, т.е. работа газов за 1 с.

где t – время реализации одного цикла

Время реализации одного рабочего цикла

2n/τ – число рабочих циклов за 1 с (2n – число ходов поршня за 1 с).

Тогда

Для многоцилиндрового четырехтактного двигателя:

где i – число цилиндров.

Индикаторный кпд и индикаторный удельный расход топлива.

Индикаторный кпд – отношение теплоты, эквивалентной индикаторной работе цикла, к теплоте, которая могла бы выделиться при полном сгорании топлива.

Он характеризует степень использования теплоты в действительном цикле и используется для оценки экономичности.

,

где G_m– часовой расход топлива, кг/ч.

Для 1 кг топлива:

Для получения рабочего объема V_h используем уравнение состояния газов в условиях окружающей среды:

С учетом этого получаем:

Для газовых двигателей расчет ведется для 1 м³:

Индикаторный кпд η_i в отличии от термодинамического η_t учитывает не только потери теплоты, вызванные отдачей ее холодному источнику в соответствии со вторым законом термодинамики, но и потери теплоты вследствие теплоотдачи в стенки, от неполноты сгорания, от диссоциации, т.е. всю сумму потерь.

Параметром, характеризующим экономичность работы цикла может также служить количество топлива, расходуемого на единицу работы (мощности). Если в процессе испытания определены N_i и количество израсходованного топлива в час G_m, то индикаторный удельный расход топлива g_i , г/кВт ч:

Между η_i и g_i существует следующая зависимость:

,

где 3600 – эквивалентный коэффициент, показывающий сколько необходимо затратить работы для получения 1 кВт мощности.

Оценивать теплоиспользование по g_i можно только в случае сопоставления параметров ДВС при работе на одном топливе. В противном случае теплоиспользование следует оценивать по η_i.