3.7. Эффективные показатели двс
Часть индикаторной мощности, развиваемой продуктами сгорания, расходуется в самом двигателе и не может быть использована, т.к. эта мощность тратится на обеспечение работы двигателя. Эта мощность называется мощностью механических потерь и слагается из следующих:
Nтр – потери мощности на трение, которые составляют бóльшую часть механических потерь. Эти потери вызываются трением во всех сопряженных парах: поршневые кольца – цилиндр, шейки распределительного и коленчатого валов – подшипники и т.д. К возрастанию потерь индикаторной мощности приводит также ухудшение технического состояния двигателя, нарушение нормальной работы систем смазки и охлаждения и т.д.
Nнас – потери мощности на совершение насосных ходов – в двухтактных двигателях отсутствуют.
Nвсп – потери мощности на привод навешенных механизмов двигателя, без которых работа двигателя невозможна – это потери на привод регулятора частоты вращения, топливного, масляного и водяного насосов, воздушного компрессора (если он приводится в действие от двигателя).
Nвент – потери мощности на вентиляцию – учитывают расход мощности на трение между движущимися деталями и воздухом. Эта потеря растет с увеличением частоты вращения двигателя.
Очевидно, что механические потери должны представлять сумму перечисленных потерь, т.е.
Nм=Nтр + Nнас + Nвсп + Nвент. (8)
Механические потери оцениваются также средним давлением механических потерь рм и механическим КПД ηм.
рм – условное постоянное давление, на преодоление действия которого на поршень в течение одного хода затрачивалась бы работа, равная работе механических потерь одного цикла.
После рассмотрения механических потерь целесообразно перейти к эффективным показателям ДВС, к которым относятся среднее эффективное давление ре, эффективная мощность Nе, эффективный КПД ηе, и удельный эффективный расход топлива bе.
Средним эффективным давлением ре называется среднее условное постоянное давление, действующее на поршень на рабочем ходе и совершающее работу, эквивалентную полезной эффективной работе, передаваемой через выходной фланец коленвала на винт или другой потребитель.
Из выше приведенного в этом параграфе материала следует, что среднее эффективное давление должно учитывать кроме тепловых все механические потери и должно определяться формулой
ре = рi – рм. (9)
Эффективная мощность, так же как и ре, учитывает тепловые и механические потери. Поэтому
Nе = Ni – Nм. (10)
Для перехода от Ni к Nе используется механический КПД ηм, значение которого является паспортной величиной двигателя и по результатам стендовых испытаний известно для всех основных режимов
Nе = Ni ηм. (11)
По аналогии с Ni формула для определения Nе выглядит следующим образом:
. (12)
Также по аналогии с индикаторным КПД
, (13)
где
– удельный эффективный расход топлива
в кг/кВт·ч.
Между рассмотренными КПД двигателей существует зависимость
. (14)
Следует отметить, что если bi и Ni являются расчетными величинами, bе и Nе определяются непосредственными измерениями. Опытные значения удельного эффективного расхода топлива и эффективного КПД приведены в таблице 1.
Таблица 1
|
|
bе, кг/кВт·ч |
ηе |
|
Малооборотный двигатель |
0,160–0,205 |
0,54–0,42 |
|
Среднеоборотный двигатель |
0,165–0,215 |
0,52–0,40 |
|
Высокооборотный двигатель |
0,21–0,225 |
0,41–0,38 |
|
Высокооборотный (D<0,18 см) двигатель |
0,230–0,250 |
0,38–0,34 |