Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

ИНДИКАТОРНАЯ МОЩНОСТЬ И ИНДИКАТОРНЫЙ КПД ДВИГАТЕЛЕЙ

Мощность, развиваемая газами в цилиндрах двигателя, называется индикаторной мощностью. Индикаторная мощность характеризует работу, совершаемую газами в цилиндрах двигателя за единицу времени (в нашем случае за 1 с), и является параметром оценки совершенства протекания действительного рабочего цикла в данном реальном двигателе. Но поскольку действительный рабочий цикл в двигателях внутреннего сгорания представляет собой комплекс
сложных быстротекущих тепловых процессов, особенности протекания его, как отмечалось ранее, фиксируют методом снятия индикаторных диаграмм. Снятые с двигателя индикаторные диаграммы позволяют определять индикаторную работу цикла, а следовательно, и его индикаторную мощность, обозначаемую М.
Индикаторная диаграмма в координатах р—V показана на рис. 1.6, а, где V — объем надпоршневой полости, пропорциональный ходу поршня S, а р — соответствующее этому объему давление газов. Поэтому каждый элемент площади индикаторной диаграммы выражает вполне определенную работу, а в целом такая диаграмма дает возможность определить суммарную работу газов в цилиндре за один цикл, совершаемый в зависимости от тактности двигателя за два или четыре хода поршня.
Рассмотрим в качестве примера индикаторную диаграмму четырехтактного двигателя с внешним смесеобразованием, изображенную на рис. 1.6, а. Работу газов в цилиндре за один рабочий цикл можно определить здесь по алгебраической сумме двух обособленных площадей F и /ч, являющихся составными частями данной индикаторной диаграммы, эквивалентными работе газов при соответствующих перемещениях поршня. Площадь F выражает собой работу газов за два основных такта — сжатия и расширения— и эквивалентна положительной индикаторной работе цикла. Площадь Щл выражает собой работу газов за два вспомогательных такта — впуска и выпуска. Она эквивалентна той части индикаторной работы цикла, которая затрачивается на совершение насосных ходов или на газообмен в двигателе, т. е. характеризует насосные потери и является поэтому отрицательной.
Таким образом, можно считать, что площадь F, определяющая собой положительную работу цикла, эквивалентна действительной индикаторной работе двигателя, обозначаемой обычно через Li.
Для двигателя заданных размеров величина Ц предопределяется числом тактов рабочего цикла, степенью сжатия, наполнением цилиндров, качеством приготовления рабочей смеси, интенсивного ее сгорания и другими факторами, оказывающими влияние на протекание тепловых процессов в цилиндрах. Если действительную индикаторную работу Li, например "одноцилиндрового двигателя, отнести к единице рабочего объема его цилиндра Vh, то получится некоторое среднее индикаторное давление pi, действующее на поршень, при котором совершается работа, равная действительной индикаторной работе цикла, следовательно,

В координатах р—V среднее индикаторное давление обычно изображают как высоту прямоугольника, имеющего площадь, равновеликую с площадью индикаторной диаграммы, и построенного на том же основании Vh (рис. 1.6, б). Такой прямоугольник можно получить, если площадь 1—г—Ц—4, расположенную под линией расширения z—b индикаторной диаграммы, характеризующей работу газов при ходе расширения, представить в виде прямоугольника 1—2—3—4 с высотой р\ и основанием Щ а площадь 1—с-а^-4, расположенную под линией сжатия -а—с и характеризующую работу газов при ходе сжатия, заменить прямоугольником 1—6—5—4 с высотой р2 при том же основании Vh-Тогда разность площадей 1—z—b—4 и 1—с—а—4 практически будет равна площади F, а разность площадей указанных прямоугольников даст искомый прямоугольник 6—2—3—5 с высотой pi, площадь которого будет пропорциональна индикаторной работе Li.
Поскольку величина pi для двигателя данных размеров пропорциональна его индикаторной работе Li, то по значению среднего индикаторного давления оценивают эффективность рабочего процесса двигателя. Чем выше величина pi, тем больше работа Li и, следовательно, выше эффективность использования рабочего объема цилиндра. Зная величину среднего индикаторного давления и число рабочих циклов в секунду, легко определить и соответствующую индикаторную мощность двигателя, т. е. работу газсв в цилиндре данного двигателя, производимую в одну се-- кунду (кВт), соответственно для четырехтактных и двухтактных двигателей. Следовательно, с ростом pi и п, а также с уменьшением т индикаторная мощность увеличивается, повышается и степень использования рабочего объема цилиндра.
Поскольку теплота, выделяющаяся при сгорании топлива в цилиндре, только частично преобразуется в механическую работу, то степень ее использования в действительном цикле двигателя принято оценивать индикаторным КПД rj/. Индикаторный КПД представляет собой отношение индикаторной работы, выраженной в тепловых единицах, к той теплоте топлива, которая затрачивается на ее получение: где 3600 — термический эквивалент работы, кДж; <jt — часовой расход топлива, кг/ч (м3/ч для газообразного топлива); Ни— низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг (кДж/м3); р|—индикаторная мощность, кВт.
Отношение Grl^i—gi представляет собой удельный индикаторный расход топлива.
Величина В изменяется в пределах. 0,25—0,35 для бензиновых двигателей и 0,4—0,5 для-дизелей. Индикаторный КПД, так же как индикаторная мощность и среднее индикаторное давление, представляет собой показатель,, характеризующий качество действительного рабочего цикла двигателя.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.