Эффективная мощность и топливная экономичность двигателя.

Входной тест

Выполните задания №№ 2, 3, 4, 5 теста для самоконтроля 1.1.

При изучении действительных циклов, происходящих в двигателе необходимо иметь в виду, что мощность, получаемая при работе двигателя, разделяется на индикаторную и эффективную.

Индикаторной мощностью называют работу, которую совершают газы в цилиндре двигателя в единицу времени. Часть этой мощности затем расходуется на преодоление трения между трущимися деталями двигателя (между поршнями и цилиндрами, коленчатым валом и его подшипниками), часть энергии тратится на привод механизма газораспределения, на приведение в действие вспомогательных механизмов (насосов, компрессора, вентилятора, генератора).

Следовательно, эффективная мощность двигателя, снимаемая с маховика, меньше индикаторной на величину мощности механических потерь.

Эффективная мощность двигателя определяется по формуле:

N_e = (квт), где:

P_e – среднее эффективное давление в кг/см² для:

карбюраторных двигателей P_e= 7-9 кг/см²;

для дизельных без надува P_e=5-7 кг/см²;

для дизельных с турбонадувом P_e=10 кг/см.

Vh – рабочий объем цилиндра: Vh= , где:

i – число цилиндров двигателя;

п –число оборотов двигателя в минуту;

τ – тактность двигателя.

Отношение эффективной мощности двигателя (N_e) к его индикаторной мощности (N) называется механическим коэффициентом полезного действия (КПД) и записывается так: .

На величину механического КПД влияет: тип двигателя, система смазки, качество смазки, обработка трущихся поверхностей, число оборотов и нагрузка двигателя.

Так, например, у дизельных двигателей из-за больших давлений в цилиндрах потери на трение увеличиваются, а КПД двигателя снижается.

Значение КПД для различных двигателей при работе на номинальной нагрузке находится в пределах:

– 4-х-тактные карбюраторные двигатели ŋ_м = 0,75-0,85;

– 4-х-тактные дизельные двигатели ŋ_м = 0,73-0,85.

Степень использования теплоты в двигателях с учетом всех потерь (тепловых и механических) оценивают эффективным КПД (ŋ_е).

Эффективным КПД называют отношение теплоты, превращенной в полезную эффективную работу, ко всей теплоте, затраченной на получение этой работы.

= .

Значение эффективного КПД в режиме полной мощности находится в пределах:

· для карбюраторного двигателя – 0,22-0,3;

· для дизелей без надува – 0,3-0,4;

· для дизелей с надувом – 0,31-0,43;

· для газовых двигателей – 0,24-0,3.

Оценку экономичности работы двигателя производят в целом по эффективному КПД и удельному эффективному расходу топлива q_е на единицу эффективной работы.

Эффективный удельный расход топлива – это весовое количество топлива (G_т), расходуемого на 1квт эффективной мощности в 1час, или:

q = (т/кВт ч), где:

G_T – часовой расход топлива (кг/час);

N_e – номинальная мощность (кВт).

Значение удельного эффективного расхода топлива q_e в г/квт находится в пределах:

для карбюраторных двигателей – 270-370;

для дизельных без надува – 210-280;

для дизельных с турбонадувом – 200-270.

Удельный эффективный расход топлива является величиной, обратно-пропорциональной эффективному КПД, и зависит от скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя. В установившемся режиме (когда номинальная частота вращения коленчатого вала постоянная) минимальному расходу топлива соответствует максимальная величина эффективного КПД. Такой режим работы двигателя называют экономичным.

При уменьшении нагрузки удельный эффективный расход топлива у карбюраторных двигателей резко возрастает, так как значение КПД уменьшается. При работе на холостом ходу КПД равен нулю, а эффективный расход топлива равен бесконечности.

Оценку работы двигателя, с точки зрения использования рабочего объема, производят по литровой мощности.

Литровой мощностью двигателя (N_л) называют максимальную эффективную мощность, отнесенную к одному литру рабочего объема двигателя, или в виде формулы:

N_л= (л.с./л или квт/л).

Литровая мощность позволяет сравнивать и оценивать совершенство конструкции двигателей различных моделей и типов.

Значение литровой мощности N_л (в л.с./л) находится в пределах:

– для карбюраторных двигателей:

– автомобилей массового производства – 20-50;

– спортивных и гоночных – 80-150;

– для газовых двигателей – 10-20;

– для дизелей – 15-30.