Эффективные показатели двигателя

Развиваемая в цилиндрах двигателя индикаторная мощность затрачивается на совершение эффективной работы, а также на преодоление трения в движущихся деталях и привод вспомогательных механизмов (ГРМ, масляного, топливного и водяного насосов, генератора, вентилятора, компрессоров и прочего).

Условная мощность механических потерь представляет собой сумму всех, затрачиваемых в самом двигателе, мощностей:

N_м.п=N_тр+N_нас+N_всп+N_к,

где N_м.п – суммарная мощность условных механических потерь; N_тр – мощность, затрачиваемая на трение; N_нас – мощность, затрачиваемая на насосные потери (выпуск и впуск); N_всп – мощность, затрачиваемая на привод вспомогательных механизмов; N_к – мощность, затрачиваемая на привод продувочного насоса либо компрессора.

Эффективная мощность N_е, снимаемая с коленвала, меньше индикаторной настолько, сколько мощности уходит на условные механические потери:

N_е= N_i-N_м.п.

Среднее эффективное давление p_е является величиной, равной разнице между p_i(среднее индикаторное давление) и p_м.п (давление, которое идёт на преодоление условных механических потерь).

Значение p_е для четырёхтактных двигателей ограничено следующими пределами:

1) – для карбюраторных двигателей 0,6-1,0;

2) – для дизельных двигателей (без наддува) 0,5-0,9;

3) – для дизельных двигателей (с наддувом) 0,7-2,0.

Эффективная мощность двигателя, как и индикаторная мощность, может быть выражена через среднее эффективное давление:

N_е=(2p_eV_hni)/τ.

Для оценки механических потерь в двигателе служит условный механический КПД:

η_м= N_е/N_i=p_e/p_i.

Механический КПД отражает степень снижения индикаторной мощности на пути к коленвалу двигателя. Чем η_м выше, тем меньше в двигателе механических потерь и лучше его экономические и мощностные показатели. Факторы, влияющие на механический КПД:

1) – скоростной режим работы двигателя;

2) – нагрузочный режим работы двигателя;

3) – тепловое состояние двигателя;

4) – качество смазки.

В современных четырёхтактных двигателях η_м при максимальной мощности равен:

1) – для карбюраторных двигателей 0,7-0,85;

2) – для дизельных двигателей 0,7-0,82.

Эффективный КПД η_е служит для оценки экономических показателей двигателя:

η_е=Q_e/Q₀,

где Q_e – теплота, преобразованная в полезную эффективную работу (Q_e=3600 N_e); Q₀ – теплота, подведённая в результате сгорания топлива (Q₀=G_тH_u).

Тогда

η_е=3600/(N_e/(G_тH_u))=3600/H_ug_e.

Для карбюраторных двигателей η_е=0,22-0,30; для дизельных двигателей η_е=0,3-0,4.

Удельный эффективный расход топлива g_e – расход топлива на единицу эффективной мощности. Он также служит для оценки экономических показателей двигателя.

g_e=(G_т/N_e)•10³.

Для автотракторных двигателей значения g_e находятся в пределах:

1) – для карбюраторных двигателей 290-330;

2) – для дизельных двигателей 220-260 г/кВт•ч.

Анализ выражений для индикаторных и эффективных показателей позволяет записать их связь с механическим КПД:

N_e=N_iη_м; η_е=η_iη_м; g_i=g_eη_м;

p_e=p_iη_м; g_i/g_e=η_м; g_e=g_i/η_м.

17*