Основные показатели работы двигателя

Эффективность работы двигателя оцени­вают, как правило, мощностью, экономич­ностью и токсичностью отработавших газов. Экономичность характеризуется расходом топлива, затрачиваемого на по­лучение единицы мощности. Токсичность определяется количеством вредных для окружающей среды и человека веществ, выбрасываемых в атмосферу с отработав­шими газами.

Теплота, выделяемая при сгорании топ­лива не полностью переходит в полезную работу. Частично теплота отводится систе­мой охлаждения в атмосферу, частично выводится из двигателя с отработавшими газами и только 40...48 % преобразуется в полезную работу.

Полезная работа, совершаемая за один цикл внутри цилиндра двигателя в про­цессе расширения, называется индикатор­ной. Чтобы оценить мощность, развивае­мую двигателем, необходимо работу за цикл сопоставить с числом циклов, про­исходящих в единицу времени, числом цилиндров двигателя-и средним давлени­ем за цикл:

Часть индикаторной мощности затрачи­вается на преодоление трения в криво-шипно-шатунном механизме, на привод вспомогательных механизмов (механизма газораспределения, топливного насоса и др.), на совершение газообмена в двигате­ле, т. е. на впуск и выпуск. Эти затраты индикаторной мощности определяются как мощность механических потерь, кото­рая составляет обычно 10...12 % инди­каторной мощности и определяет совер­шенство конструкции двигателя.

Полезная мощность, которую можно

получить на коленчатом валу, называется эффективной.

Экономичность рабочего цикла оцени­вается индикаторным КПД, .представляю­щим собой отношение теплоты Q,, преоб­разованной в индикаторную работу, к общему количеству теплоты Q„, подве­денной за цикл:

Вследствие потери части теплоты на преодоление механических потерь индика­торный КПД снижается на величину механического КПД, оцениваемого преоб­разованием индикаторной мощности в эффективную:

Оценка количества теплоты, преобразо­ванной в эквивалентную эффективную ра­боту, определяется эффективным КПД

По удельному расходу можно сравни­вать экономичность двигателей независи­мо от их типа, тактности, числа цилиндров и т. д. У дизелей в среднем £,, = 240... 260 г/(кВт-ч), у карбюраторных двига­телей g_e = 300...320 г/(кВт-ч). Одним из показателей совершенства конструкции, оценивающим использование рабочего объема цилиндра, является литровая мощ­ность, т. е. мощность, приходящаяся на 1 л рабочего объема.

В процессе сгорания топлива в цилиндре двигателя при высоких температурах и давлениях проходят окислительные реак ции, сопровождающиеся образованием веществ, образующих отработавшие газы.

Кроме продуктов полного сгорания (углекислого газа и паров воды) в выпуск­ных газах в небольших количествах со­держатся токсичные вещества. К ним относятся продукты неполного сгорания топлива: оксид углерода СО, углеводоро­ды различного состава СН, а также оксиды азота NO_x и сажа.

Сравнение дизелей и карбюратор­ных двигателей

На современных автомобилях применяют­ся как карбюраторные двигатели, так и дизели. Дизели чаще устанавливают на автомобили повышенной грузоподъем­ности, хотя в настоящее время сущест­вует тенденция применения дизелей на автомобилях средней и даже малой грузо­подъемности. В качестве примера можно привести новые, автомобили ЗИЛ-433100 с дизелем ЗИЛ-645 и готовящийся к выпуску автомобиль ГАЗ-4301 с дизелем ГАЗ-542. Находят применение дизели и на легковых автомобилях.

В сравнении с карбюраторными двига­телями дизели имеют следующие преиму­щества:

более высокая топливная экономич­ность (на 30...40 %);

большая величина (на 15...20 %) кру­тящего момента при одинаковой мощности двигателя; более низкая стоимость и меньшая пожароопасность топлива;

высокая надежность;

меньшая токсичность.

К недостаткам дизеля необходимо от­нести:

большую массу и размеры при одинако­вой с карбюраторными двигателями мощ­ности;

более трудный пуск двигателя, особен­но в зимнее время;

повышенный уровень шума при работе;

высокую стоимость топливной аппара­туры;

меньшую, по сравнению с карбюратор­ными двигателями, литровую мощность;-

значительные выбросы с отработавшими газами сажи, которая может быть при­чиной образования концерагенных ве­ществ.

Рядные двигатели

Равномерность вращения коленчатого ва­ла многоцилиндрового двигателя обеспе­чивается при равномерном чередовании вспышек в цилиндрах, т. е. чередовании рабочих ходов. Для четырехтактного дви­гателя с рядным расположением цилинд­ров угол чередования рабочих ходов

ф = 720/i.

В рядном четырехцилиндровом двигате­ле (рис. 13, а) угол чередования рабочих ходов равен ф = 720/4= 180 °. Такое чере­дование определяет конструкцию коленчатого вала, угол между шатунными шей­ками которого должен быть 180 °. В этом случае чередование рабочих ходов идет в определенном порядке. Последователь­ное чередование одноименных тактов в различных цилиндрах за рабочий цикл называется порядком работы двигателя. Порядок работы четырехцилиндрового двигателя может быть 1—3—4—2 или 1—2—4—3.

При выборе порядка работы стремятся обеспечить равномерное распределение на­грузки на коленчатый вал и равномерное охлаждение двигателя. Для того чтобы изменить порядок работы такого двигате­ля при неизменном расположении шатун­ных шеек коленчатого вала, необходимо изменить последовательность открытия и закрытия клапанов механизма газораспре­деления и подачу искры в карбюратор­ном двигателе либо впрыскивание топли­ва в дизеле.

Двигатели автомобилей «Моск-вич-2140», ВАЗ и др. имеют порядок работы 1-3-4-2, а двигатели автомобилей УАЗ, ГАЗ-24-10 (рис. 14 и 15) — порядок работы 1-2-4-3.

Шестицилиндровый двигатель (см. рис. 20, б). Шатунные шейки коленчатого вала шестицилиндрового двигателя рас­положены в трех плоскостях под углом 120°. Чередование одноименных тактов должно осуществляться также через 120 °. Для таких двигателей принят порядок работы 1-5-3-6-2-4 (табл. 2). В этом случае рабочий ход в одном цилиндре перекрывается на 60 ° рабочим ходом

в другом, чем обеспечивается равномер­ное вращение коленчатого вала.