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

ЭФФЕКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЕЙ И ДРУГИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ИХ СОВЕРШЕНСТВА

Часть индикаторной мощности, развиваемой газами в цилиндрах двигателя, расходуется на преодоление потерь внутри самого двигателя, включая потери, связанные с газообменом (с насосными ходами), а также на привод его механизма газораспределения и вспомогательного оборудования (вентилятора, насосов систем охлаждения и смазки, приборов подачи топлива, электрооборудования и др.). Эту часть мощности называют мощностью механических потерь и обозначают AfMex. Поэтому полезная часть мощности, передаваемая на коленчатый вал двигателя, всегда бывает меньше соответствующей индикаторной мощности на величину N мех, т. е.
Мощность Nе, развиваемую на коленчатом валу двигателя, называют эффективной мощностью. Действительную ее количественную величину определяют экспериментально с помощью тормозной динамометрической установки, соединяемой с валом -испытуемого двигателя и позволяющей определять крутящий момент Мк| на валу и частоту его вращения п из следующей известной зависимости между ними: не остается постоянной при изменении режима работы двигателя. При NMex=Ni. (на холостом ходу) г|м=0. При работе с полной нагрузкой на расчетной частоте вращения вала значения т]м изменяются для различных двигателей в пределах 0,7—0,9.
Из соотношения Ne—r\^Mi следует, что механический КПД определяет долю индикаторной мощности, расходуемой на совершение полезной работы, а так как величина Ni пропорциональна ри то справедливы будут соотношения где среднее эффективное давление, которое по аналогии с pi можно представить как такое условное постоянное давление, действующее на поршень, при котором за один ход расширения он совершает работу, равную эффективной работе на валу двигателя.
Поскольку величина ре зависит не только от степени использования рабочего объема цилиндра (т. е. от р»), но и от механических потерь, то среднее эффективное давление ре характеризует и совершенство конструкции двигателя, и тщательность его изготовления, являясь важнейшим оценочным показателем поршневых двигателей. В двигателях автомобильного типа значение ре изменяется в пределах 0,65-^-1,0 МПа,' в тракторных— в пределах 0,6—0,77 МПа и при наддуве повышается до 1,18 МПа.
Если даны или найдены значения эфективной мощности Ne или крутящего момента Мкр, то величину ре (в МПа) можно определить из соотношений где Vji=iVh — литраж (рабочий объем) двигателя.
Помимо ре для оценки эффективности использования рабочего объема двигателя, общего совершенства его и напряженности используют также крутящий момент, литровую и поршневую мощности и удельную массу.
Крутящий момент не остается постоянным при изменении частоты вращения вала, причем максимальная величина Мкр в современных поршневых двигателях автотракторного типа наблюдается при скоростях вращения коленчатого вала, составляющих 0,6—0,7 от номинальной (расчетной) частоты его вращения.
Литровая мощность — это эффективная мощность двигателя, приходящаяся н£ 1 л его рабочего объема, кВт/л:
Значение литровой мощности современных двигателей автомобильного типа изменяется в пределах 22—44 кВт/л, а в отдельных случаях достигает 60—75 кВт/л. Для тракторных дизелей Na составляет 10—14 кВт/л и достигает 19 кВт/л при наддуве..
Поршневая мощность, или напряженность цилиндра двигателя, оценивается по удельной нагрузке (в кВт) на поршень где площадь поршня; S — ход поршня; Cm=±Sn/30 — средняя • скорость поршня, м/с.
Поршневая мощность двигателя характеризует достигнутые в нем уровни ре, теплонапряженности цилиндра.
Удельная масса, т. е. масса двигателя, приходящаяся на единицу его эффективной мощности (кг/кВт), позволяет судить о совершенстве конструкции
Для тракторных дизелей тУА—5-^9 кг/кВт, но достигает и 20 кг/кВт; для автомобильных бензиновых двиг'ателей она составляет 2—3 кг/кВт.
Индивидуальные качества двигателей характеризуют также показателями их экономичности. Важно, чтобы двигатель имел не только большую литровую мощность, но и расходовал возможно меньше топлива на единицу эффективной мощности. В качестве основных параметров здесь- служат эффективный КПД г\е и эффективный удельный расход топлива Неэффективный КПД представляет собой отношение эффективной работы, выраженной в тепловых единицах, к теплоте сгорания топлива, затрачиваемого на ее получение. По аналогии с можно записать.
Здесь  удельный эффективный расход топлива, т. е. расход на 1 кВт в час [кг/(кВт-ч) ]. Следовательно, удельный эффективный расход топлива ge обратно пропорционален эффективному КПД.  
Эффективный КПД учитывает как тепловые, так и механические потери, он может быть выражен в виде произведения индикаторного и механического коэффициента полезного действия: эффективного КПД изменяется в пределах 0,22— 0,30 для бензиновых двигателей и 0,30—0,42 для дизелей. Соответственно минимальные эффективные удельные расходы топлива для этих двигателей составляют 270—330 и 205—250 г/(кВт»ч).
Таким образом, в современных поршневых двигателях при сравнительно высокой их экономичности в полезную работу преобразуется только небольшая часть тепловой энергии, содержащейся в расходуемом ими топливе, всего 25—40%. В реальных двигателях большая часть теплоты теряется с отработавшими газами, с охлаждающей жидкостью (или воздухом), а также вследствие теплообмена с окружающей средой и от неполноты сгорания топлива.

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.