Показатели эффективности, экономичности и совершенства конструкции двигателей
Индикаторные показатели:
Рис. 17. Индикаторная диаграмма четырехтактного ДВС: «+» - полезная работа; «-» - вредная работа
- индикаторная работа – работа развиваемая газами в цилиндре двигателя и равная площади, заключенной внутри контура индикаторной диаграммы ( вернее разнице площадей полезной и вредной работ) обозначают Li ;
- среднее индикаторное давление pi– высота прямоугольника, площадь которого равна индикаторной работе и построенного на том же основании Vh . Среднее индикаторное давление pi представляет собой работу газов или индикаторную работу Li , отнесенную к рабочему объему Vhдвигателя, т.е. работу снимаемую с единицы рабочего объема, pi = Li/ Vh ;
-индикаторная мощность Ni- мощность, развиваемая газами в цилиндрах двигателя, или работа, совершаемая газами в единицу времени. Так кА число рабочих циклов, совершаемых двигателем в секунду, равно 2n/τ,где n – частота вращение коленчатого вала с-1; τ – тактность двигателя – число тактов за цикл (τ = 4 для 4-х тактного и τ = 2 для 2-х тактного двигателя), то
Индикаторная мощность одного цилиндра
Ni = (2/τ) pi Vhn10-3 ,а многоцилиндрового
Ni = (2/τ) pi Vhni10-3, где i – число цилиндров;
- индикаторный КПД – ηi - оценивает степень использования теплоты в действительномп цикле и представляет собой отношение теплоты Qi , эквивалентной полезной индикаторной работе, ко всей затраченной теплоте Q, т.е. ηi = Qi /Q
Теплота (кВт) , эквивалентная индикаторной работе за 1с Qi = Ni .
Теплота (кВт) затраченная на работу двигателя в течение 1с
Q = GтНн , где
Gт - расход топлива кг/с; Нн – низшая теплота сгорания топлива кДж/с;
тогда ηi = Ni /( GтНн)
-удельный индикаторный расход топлива gi(кг/кВт.ч)- оценивает экономичность действительного цикла двигателя и представляет собой отношение секундного расхода топлива Gт к индикаторной мощности Ni, т.е. gi = (Gт / Ni)3600,
Если известны КПД и низшая теплота сгорания топлива , то
gi = 3600/( ηiНн).
Значения индикаторных показателей приведены в табл.
Тип двигателя | Среднее индика-то рное давление МПа | Индикаторный КПД | Удельный индика-торный расход топ-лива г/(кВт.ч) м3/(кВт.ч) |
Карбюраторные | 0,8 -1,2 | 0,28 – 0,38 | 230 - 300 |
Дизели | 0,75 – 1,1 | 0,43 – 0,52 | 160 - 200 |
Газовые | 0,6 – 0,8 | 0,28 – 0,35 | 0,31 – 0,4 |
Эффективные показатели двигателя– учитывают тепловые и механические потери в двигателе:
- среднее эффективное давлениере– фиктивная величина среднего давления газов, используемая для приведение в действие силовой передачи автомобиля или трактора. ре = рi - рм , где рм –давление , расходуемое на механические потери. Согласно экспериментальным данным для 4-х тактных дизелей рм = 1,1 + 0,13 vп , а для 4-х тактных карбюраторных двигателей
Рм = 0,42 + 0,12vп , где vп = Sn/30 – средняя скорость поршня, м/с.
- эффективная мощность – мощность на выходном конце коленчатого вала двигателя, ее определяют лабораторным способом. Эффективная мощность меньше индикаторной на величину мощности механических потерь Nм, т.е. Nе = Ni - Nм . Мощность механических потерь затрачиваются на преодоление трения в подшипниках, трения поршня о стенки цилиндра и т.п.; на приведение в действие вспомогательных механизмов и приборов – масляный насос, насос системы охлаждения, привод газораспределительного механизма и т.п.; на создание вихревых движений в картере при вращении коленчатого вала и возвратно-поступательного движения поршня и т.д.
Механические потери оцениваются механическим КПД ηм , равному:
ηм = Nе / Ni = ре/рi
Механический КПД является показателем, с помощью которого оценивают совершенство конструкции двигателя.
Для современных двигателей ηм составляет 0,72 – 0,9.
Nе = ηм Ni , эффективная мощность может быть выражена и через среднее эффективное давление: Nе = (2/τ) pеVhn i 10-3$
-литровая мощность Nл – характеризует степень использования рабочего объема двигателя. Nл = Nе/(iVh).
- эффективный КПД ηе –оценивает степень использование теплоты с учетом всех видов потерь, как тепловых так и механических, и равен отношению теплоты эквивалентной полезной эффективной работе ко всей затраченной теплоте ηе = Nе / ( GтНн),а также ηе = ηi ηм ;
- удельный эффективный расход топлива –оценивает эффективность работы двигателя и равен отношению секундного расхода топлива к эффективной мощности, т.е. gе = (Gт / Ne),г/(кВт.ч) , зная эффективный КПД и низшую теплоту сгорания топлива gе = 3600 /( ηеНн)кг/(кВт.ч)
Примерные значения эффективных показателей приведены в таблице.
Тип двигателя | Среднее эффекти-вное давление, МПа | Эффективный КПД | Удельный эффктив-ный расход топлива, г/(кВт.ч), м3/(кВт.ч) |
Карбюраторные | 0,75 – 0,95 | 0,26 – 0,32 | 280 - 325 |
Дизели | 0,7 – 0,8 | 0,36 – 0,45 | 190 - 240 |
Газовые | 0,65–0,8 | 0,25 – 0,3 | 0,34 – 0,46 |
Дата добавления: 2015-10-26; просмотров: 2211;