«Автомобильные двигатели»

3. Индикаторные показатели рабочего цикла двигателя.

Совершенство тепловых процессов, происходящих в цилиндре реального автомобильного двигателя, оценивают по индикаторным показателям его действительного цикла.

Работа, совершаемая газами в цилиндрах двигателя, называется индикаторной работой. Индикаторная работа газов в одном цилиндре за один цикл называется работой цикла. Она может быть определена с помощью индикаторной диаграммы, построенной по результатам теплового расчета двигателя.

Среднее индикаторное давление (p_i) – это условно постоянное давление на поршень в течение одного хода поршня, совершающее работу, равную индикаторной работе газов за весь цикл.

Величина p_i при номинальном режиме работа двигателя достигает в карбюраторных двигателях 1,2 МПа, в дизелях – 1,0 МПа.

Тогда индикаторная работа газов в одном цилиндре за один цикл:

L_i = p_i V_h

Полезную работу, совершаемую газами в цилиндрах двигателя в единицу времени, называют индикаторной мощностью и обозначают Р_i;.

Время цикла:

де n – частота вращения коленчатого вала, мин^-1; τ – тактность двигателя (число ходов поршня за цикл).

Тогда индикаторная мощность многоцилиндрового двигателя:

Р_i = (p_i V_h n i_Ц )/(30 τ)

где i_Ц – число цилиндров в двигателе; p_i , МПа; V_h , л; Р_i , кВт.

Индикаторный удельный расход топлива представляет собой отношение часового расхода топлива G_T к индикаторной мощности Р_i :

что характеризует экономичность действительного цикла. Величи­на g_i при номинальном режиме работы двигателя колеблется для карбюраторных двигателей в пределах 250...340 г/кВт ч, для дизелей – 175...230 г/кВт ч.

Индикаторный КПД оценивает степень использования теплоты в действительном рабочем цикле и представляет собой отношение теплоты, превращаемой в индикаторную работу L_i, к теплоте, введенной в цилиндр в результате сгорания топлива:

У существующих автотракторных двигателей индикаторный КПД находится в пределах для карбюраторных двигателей 0,25...0,40, для дизелей – 0,38...0,50.

Относительный КПД представляет собой отношение индикаторного КПД к термическому КПД и определяет степень совершенства действительного цикла по отношению к теоретическому:

Существующие двигатели имеют относительный КПД 0,6...0,9.

«Автомобильные двигатели»

4. Эффективные показатели двигателя. Механические потери в двигателе.

Эффективным показатели позволяют оценить совершенство двигателя в целом, с учетом потерь мощности на трение и привод вспомогательных механизмов.

Развиваемая в цилиндрах индикаторная мощность Р_i, не может быть использована полностью для движения автомобиля. Часть этой мощности, называемая мощностью механических потерь Р_М, затрачивается в самом двигателе на преодоление трения и привод вспомогательных механизмов (механизм газораспределения, топливный, масляный и водяной насосы, вентилятор, генератор и т.д.). Мощность, равная разности мощностей Р_i; и Р_М, называется эффективной мощностью двигателя Р_е :

Р_е = Р_i – Р_М

Для удобства оценки механических потерь двигателя введено понятие о механическом КПД η_М, представляющем собой отношение эффективной и индикаторной мощности:

η_М = Р_е / Р_i = 1 – Р_М / Р_i

Механический КПД при номинальном режиме работы кар­бюраторного двигателя равен 0,70...0,87, дизеля – 0,75...0,90.

Мощность Р_М определяют экспериментально.

Эффективные и индикаторные показатели взаимосвязаны следующими простыми соотношениями посредством механического КПД:

эффективная мощность

Р_е = Р_i η_М

среднее эффективное давление

p_е = p_i η_М

эффективный КПД (позволяет оценить экономичность работы двигателя в целом)

η_е = η_i η_М

эффективный удельный расход топлива

g_e = g_i / η_М

Эффективный крутящий момент на валу при известной мощности Р_е и соответствующей ей частоте вращения n вала двигателя:

где Р_е , кВт; n , мин^-1.

Эффективный КПД автотракторных двигателей, работающих на режиме полной мощности, находится в пределах для карбюраторных двигателей 0,2...0,3, для дизелей – 0,3...0,4. Значения эффективного удельного расхода топлива для карбюраторных двигателей составляют 290...330, для дизелей – 210...260, г/кВт ч.

Литровой мощностью называется эффективная мощность, отнесенная к 1 л рабочего объема двигателя:

Величиной литровой мощности пользуются для сравнительной оценки различных двигателей с точки зрения совершенства рабочего процесса и конструктивного выполнения: чем больше литровая мощность, тем меньше габариты и удельная масса двигателя. Литровая мощность составляет для карбюраторных двигателей 15...37, для дизелей – 6. ..22, кВт/л.