Эффективные показатели двигателя

Расчет эффективных показателей двигателя требует оценки внутренних (механических) потерь в двигателе.

Потери на преодоление внутренних сопротивлений оценивают величиной мощности механических потерь N_м или средним давлением механических потерь р_м. Механические потери можно определить приближенно по эмпирическим формулам в зависимости от средней скорости поршня, м/с:

 

, (2.47)

 

где S – ход поршня, мм.

Эмпирическое выражение для определения величины р_м (МПа) имеет следующий вид:

 

р_м = а_м + b_мu_п.ср, (2.48)

 

где а_м, b_м – постоянные коэффициенты, значения которых для различных типов двигателей приведены в таблице 2.7.

 

Таблица2.7- Значения коэффициентов а_м и b_м для различных двигателей

Двигатели	Число цилиндров	Отношение S/D	aм, МПа	bм, МПа×с/м
Карбюраторные ДсИЗ	< 6	> 1	0,049	0,0152
< 6	£ 1	0,034	0,0113
	< 1	0,039	0,0132
ДсИЗ с распределенным впрыском	-	-	0,024	0,0053

 

Продолжение таблицы 2.7

Дизели с D < 120 мм	-	-	0,089	0,0118
Дизели с D > 120 мм	-	-	0,04…0,05	0,02…0,03

 

Среднее эффективное давление, МПа

 

р_е = р_i – р_м. (2.49)

 

Относительный уровень механических потерь характеризует механический КПД:

 

. (2.50)

 

В целом топливная экономичность двигателя с учетом всех потерь теплоты, в том числе и механических, может характеризоваться величиной эффективного КПД h_е или удельного эффективного расхода топлива g_e, г/(кВт×ч):

 

h_е = h_i × h_м, . (2.51)

 

Примерные значения индикаторных и эффективных показателей некоторых двигателей на номинальном режиме работы приведены в таблице 2.8.

 

Таблица 2.8- Индикаторные и эффективные показатели двигателей

Двигатели	рi, МПа	hi	ре, МПа	hм	hе	gе,
Карбюраторные ДсИЗ	0,9…1,2	0,26…0,35	0,75…0,85	0,7…0,9	0,23…0,28	290…330

 

Продолжение таблицы 2.8

ДсИЗ с распределенным впрыском	до 1,4	0,28…0,38	0,85…1,05	0,7…0,9	0,25…0,29	280…350
Дизельные без наддува	0,7…1,1	0,38…0,45	0,6…0,85	0,7…0,82	0,34…0,40	225…280
Дизельные с наддувом	до 2,2	0,40…0,50	до 2,0	0,8…0,9	0,35…0,40	210…260

Основные размеры двигателя

Рабочий объем цилиндра:

 

, л (дм³), (2.52)

 

где t – тактность, для четырехтактных двигателей t = 4,

для двухтактных t = 2;

i – число цилиндров;

N_eн, p_eн, n_н – соответственно эффективная мощность (кВт), среднее эффективное давление (МПа), частота вращения коленчатого вала (мин^-1) на номинальном режиме работы двигателя.

Диаметр цилиндра:

 

, мм, (2.53)

 

где y – отношение хода поршня к диаметру цилиндра.

Отношение хода поршня к диаметру цилиндра y может находиться в следующих пределах:

для двигателей с искровым зажиганием 0,8…1,05;

для автомобильных дизелей 0,9…1,2;

для тракторных дизелей 1,1…1,3.

Полученное значения D округляется до ближайшего целого значения.

Ход поршня:

 

S = D × y. (2.54)

 

Уточняется значение средней скорости поршня u_п.ср и сравнивается с ранее принятым значением. Если разность составит более 10%, то необходимо повторить расчет с новым значением u_п.ср.

Основные параметры и показатели двигателя определяются по окончательно принятым значениям D и S.

Рабочий объем цилиндра:

 

, л. (2.55)

 

Эффективная мощность двигателя:

 

, кВт. (2.56)

 

Эффективный крутящий момент:

 

, Н × м. (2.57)

 

Часовой расход топлива:

 

G _т = N_e × g_e,, кг/ч. (2.58)

 

Результаты расчетов индикаторных показателей рабочего цикла, эффективных показателей двигателя и его параметров заносятся в сводную таблицу.