Эффективный удельный расход топлива

Эффективный удельный расход топлива (г/КВт ч) определяется

, г/КВт ч

где:

G_T – часовой расход топлива, кг/ч

η_е по аналогии с η_i можно записать

.

 

Часовой расход топлива

Часовой расход топлива может быть определён

, кг/ч

Примерные значения

Двигатель		ηе	ge, г/КВт ч
Карбюраторный		0,25…0,33	250…325
Дизельный	Неразделенная камера сгорания	0,35…0,40	210…245
	Разделенная камера сгорания	0,35…0,40	230…280

 

Определение основных размеров цилиндра двигателя.

Методом тягового динамического расчёта определяется необходимая эффективная мощность двигателя.

По N_e определяем V_л (литраж двигателя)

из формулы

найдём

Рабочий объём одного цидиндра

где

S – ход поршня, м;

Обозначим:

 - выбирается (короткоходность двигателя).

В зависимости от  двигатели делятся на:

а) короткоходные ;

б) длинноходные

Рекомендуется принимать:

а) =0,7…1,0 - карбюраторный двигатель

б) =0,9…1,2 – дизельный автомобильный

в) =1,1…1,3 – дизельный тракторный

Тогда:  и , Dà дм

, мм Зависимость не учитывает С_п

или если подставим

где , м/с – скорость поршня, Sàмм

, мм

где: N_e – КВт; P_e – МПа; С_п – м/с.

Ход поршня будет . Полученные значения S и D округляют до целых чисел и по принятым значениям уточняют основные параметры и показатели двигателя.

V_л, N_e, М_е, С_п, G_T по выше приведённым формулам

Скорость поршня С_п является критерием быстроходности:

С_п<6,5 м/с – тихоходные

С_п>6,5 м/с – быстроходные.

На современных мобильных машинах С_п, м/с

1) Карбюраторный двигатель легковых автомобилей С_п=12…15 м/с

2) Карбюраторный двигатель грузовых автомобилей С_п=9…12 м/с

3) Автомобильные газовые двигатели С_п=7…11 м/с

4) Дизели автомобильные С_п=6,5…12 м/с

5) Дизели тракторные С_п=5,5…10,5 м/с.

 

Тепловой баланс двигателя.

При рассмотрении рабочего цикла выяснили, что только 20…40% тепла от сгорания топлива используется для совершения полезной работы (эффективной). Остальная часть составляет тепловые потери.

Тепловой баланс в целом и отдельные его составляющие в частности позволяют оценить:

показатели теплонапряжённости двигателя, рвсчитать систему охлаждения, определить резервы в использовании теплоты отработавших газов и пути повышения экономичности двигателя.

Уравнение теплового баланса в абсолютных единицах:

, КДж/ч

где:

Q – количество теплоты вводимое в двигатель при сгорании топлива в единицу времени, КДж/ч

, КДж/ч

Q_н – низшая теплотворная способность топлива, КДж/кг

G_т – часовой расход топлива, кг/ч

Q_е – теплота, эквивалентная эффективной работе, КДж/ч

, КДж/ч или

N_e – эффективная мощность двигателя, КВт

Q_охл -количество теплоты, выделяемое окружающей средой (система охлаждения).

, КДж/ч

где:

G_охл – расход охлаждающей жидкости, проходящей через систему охлаждения, кг/ч.

С – теплоёмкость охлаждающей жидкости, КДж/кг град

(для воды С=4,186 КДж/кг град)

t_вых t_вх – температура выходящей из двигателя с входящей в двигатель охлаждающей жидкости, град.

Теплоту, передаваемую охлаждающей среде, можно определить по эмпирической зависимости:

для карбюраторных двигателей

, КДж/ч

здесь: С – коэффициент пропорциональности (для четырех тактного двигателя С = 0,45…0,53).

I – число цилиндров;

D – диаметр цилиндра, см

m – показатель степени (для четырех тактного двигателя m=0,6…0,7)

n – частота вращения вала двигателя, об/мин

α – коэффициент избытка воздуха;

ΔQ_н – количество теплоты, теряемое из-за неполноты сгорания топлива в связи с недостатком кислорода, КДж/кг

Для дизеля:

, КДж/ч

Q_газ – количество теплоты, теряемое с отработавшими газами

, КДж/ч

где:

G_т – часовой расход топлива, кг/ч;

М₂ М₁ – число молей продукта сгорания и свежего заряда, Кмоль_{св. зар.}/кг_топл

,  - мольные теплоёмкости газов, КДж/кмоль град

Т₂ Т₀ – температуры отработавших газов и свежего заряда, соответственно за выпускным патрубком и поступившего в цилиндр, град.

Q_нс – теплота не выделившаяся в двигателе в следствии неполноты сгорания.

При α≥1, Q_нс включают в Q_ост.

При α<1: , КДж/ч

ΔQ_н – потеря теплоты из-за неполноты сгорания.

Q_ост – потери теплоты, неучтённые приведёнными членами уравнения баланса.

Q_ост – включает теплоту, рассеиваемую в окружающую среду.

  Тепловой баланс можно определить в процентах по отношению ко всему количеству теплоты.

, , ,

,  .

Примерные значения составляющих тепловой баланса двигателя

%	Т и п д в и г а т е л я
	карбюраторный	дизельный	газовый
gе	24…30	26…32	37…40
gохл.	20…35	15…30	18…23
gгаз.	35…55	30…45	30…40
gн.с.	0…30	0…5	0…5
gост.	3…10	4…10	2…5

 

На режиме полной нагрузки теплота расходуется более полезно.

С увеличением n увеличиваются потери с отработавшими газами q_газ.

 

Индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя

 

Индикаторная диаграмма дизельного двигателя