Індикаторні параметри робочого циклу

Для кількісної оцінки ефективності робочих циклів ДВЗ уведені такі характеристики як середній індикаторний тиск, індикаторна потужність, індикаторний ККД і індикаторна витрата палива.

Середній індикаторний тиск - розрахункова робота газів, віднесена до ходу поршня.

Для двигунів, що працюють по циклу з підведенням теплоти при V=const, теоретичний середній індикаторний тиск визначається вираженням

Для дизельних двигунів зі змішаним підведенням теплоти

Середній індикаторний тиск p_i дійсного циклу менше теоретичного p_i` за рахунок «скруглення» діаграми поблизу точок c, z, b. Зменшення середнього теоретичного індикаторного тиску внаслідок відхилень реальних процесів від теоретичних кількісно виражається коефіцієнтом повноти діаграми j_і і середнім тиском насосних втрат Dp_i.

Малюнок 8.2 – Індикаторна діаграма ДВЗ

 

Характерні чисельні значення коефіцієнта повноти діаграми:

карбюраторні двигуни - 0.94...0.97;

дизелі - 0.92...0.95.

Середній тиск насосних втрат визначається як

Dp_i = p_r - p_a.

Для 4-тактних двигунів без наддуву величина Dp_i позитивна. У двигунах з наддувом від приводного відцентрового нагнітача при p_a > p_r величина Dp_i негативна. При газотурбінному наддуві Dp_i може мати будь-який знак.

Утрати на газообмін враховуються в роботі, що затрачена на механічні втрати. Тому середній індикаторний тиск p_i обчислюється тільки з урахуванням коефіцієнта повноти діаграми.

p_i = j_і · p_i`.

Його чисельні значення для автотракторних двигунів складають:

карбюраторні двигуни – 0.4...1.6 МПа;

дизелі без наддуву - 0.75...1.2 МПа;

дизелі з наддувом - 1.4... 2.2 МПа.

Дизелі без наддуву працюють з великими коефіцієнтами надлишку повітря, що приводить до додаткових втрат тепла на нагрівання повітря. Тому індикаторний тиск у них трохи менше, ніж у карбюраторних.

Індикаторна потужність двигуна – робота, виконана робочим тілом всередині його циліндрів за одиницю часу.

де τ - число тактів двигуна;

i - число циліндрів.

Індикаторний ККД. Цей параметр кількісно визначає ступінь використання теплоти палива для одержання корисної роботи усередині циліндрів двигуна

де L_i - теплота, що еквівалентна індикаторній роботі, МДж/кг.

Для автотракторних двигунів, що працюють на рідкому паливі

В останньому рівнянні - щільність заряду на впуску.

Для сучасних двигунів при їхній роботі на номінальному режимі чисельні значення індикаторного ККД складають:

карбюраторні і газові двигуни - 0.26...0.34;

дизелі - 0.38...0.50.

Відповідно визначається питома індикаторна витрата палива

Розмірність [g_i] = г/(кВт×ч).

Питомі індикаторні витрати палива на номінальному режимі складають 235...320г/(кВт×ч) для карбюраторних двигунів і 170...230г/(кВт×ч) для дизелів.

ТЕМА 9 МЕХАНІЧНІ ВТРАТИ В ДВИГУНІ. ЕФЕКТИВНІ ПОКАЗНИКИ ДВЗ

 

Механічні втрати в двигуні

Індикаторні показники достатньою мірою відбивають якісні сторони перетворення тепла в роботу в двигуні, але не враховують втрати енергії на тертя, привід допоміжних механізмів, процеси впуску і випуску.

Втрати на подолання різних опорів оцінюються потужністю механічних втрат. Її відносять до одиниці об'єму циліндрів. Звичайно механічні втрати зв'язують із середньою швидкістю поршня v_п.ср.. На основі численних досліджень отримані емпіричні залежності цього зв'язку для двигунів різних типів.

Для карбюраторних двигунів з числом циліндрів до шести застосовують залежності:

p_м = 0.049 + 0.0152v_п.ср. (при S/D > 1);

p_м = 0.034 + 0.0113v_п.ср. (при S/D < 1).

Для восьмициліндрових V-образних двигунів останні залежності при S/D<1 здобувають вид

p_м = 0.039 + 0.0132v_п.ср..

Ідентичні вираження, але з іншими чисельними значеннями коефіцієнтів застосовуються при розрахунках дизелів:

p_м = 0.089 + 0.0118v_{п.ср .} - дизелі з нерозділеними камерами;

p_м = 0.103 + 0.0153v_{п.ср .} - передкамерні дизелі;

p_м = 0.089 + 0.0135v_п.ср. - вихрокамерні дизелі.

Ефективні показники двигуна

Ефективна потужність менше індикаторної на величину потужності, що затрачена на механічні втрати

N_e = N_i - N_м.

Відповідно середній ефективний тиск

p_e = p_i - р_м.

Ефективна потужність двигуна визначається за аналогією з індикаторною потужністю

де p_e - у МПа, V_h - у літрах, n - у об/хв.

Механічні втрати оцінюють кількісно за допомогою механічного ККД

Значення механічного ККД і ефективного тиску для різних двигунів відповідно складають:

4-тактні карбюраторні - 0.7...0.85 і 0.6...0.95МПа;

4-тактні дизелі без наддуву - 0.7...0.82 і 0.55...0.85МПа;

газові - 0.75...0.85 і 0.5...0.75МПа;

4-тактні дизелі з наддувом - 0.8...0.9 і 0.7...2.0МПа;

2-тактні дизелі - 0.7...0.85 і 0.4...0.75МПа.

Ефективний ККД і питома ефективна витрата палива визначаються як

т.к.

Для сучасних автотракторних двигунів при їхній роботі на номінальному режимі чисельні значення ефективного ККД складають:

карбюраторні двигуни - 0.25...0.33;

дизелі - 0.35...0.42;

газові двигуни - 0.23...0.28.

Питомі ефективні витрати палива на номінальному режимі складають 250...325 г/(кВт×ч) для карбюраторних двигунів і 215...240 г/(кВт×ч) для дизелів.