Экономические параметры: влияния различных факторов и способы снижения удельного индикаторного и эффективного расходов топлива.

 

Экономичность действительного цикла оценивается индика­торным КПД, показывающим, какая доля теплоты, введенной в цикл с топливом Q₁ преобразуется в индикаторную работу . Этот показатель характеризует уровень тепловых по­терь в двигателе и с учетом того, что

Таким образом, возрастание любого вида потерь теплоты, будь то потери теплоты при теплообмене заряда с элементами, формирующими внутрицилиндровое пространство (потери в окружающую среду, в основном в систему охлаждения), или потери теплоты, аккумулированной рабочим- телом, покида­ющим цилиндр в процессе выпуска (потери с отработавшими газами), либо потери, связанные с неполным сгоранием подан­ного в цилиндр топлива (потери теплоты из-за неполно iu сгорания), вызывает уменьшение .

Для оценки экономичности двигателя большее практическое применение получил параметр, называемый удельным индикаторным расходом топлива g_t, показывающий, какое количество топ­лива расходует двигатель на производство единицы индикатор­ной работы: .

Величина g, обычно выражается в г/(кВт • ч), поэтому в чис­лителе уравнения (1.2) расход топлива задают в размерности

кг/ч, а в знаменателе — кВт, вследствие чего .

Индикаторная работа частично идет на преодоление вне­шней нагрузки (т. е. применительно к транспортным средствам передается на трансмиссию), где совершает полезную работу L_t, и на преодоление потерь внутри двигателя (механические или внутренние потери) L_мп , состоящие из потерь работы на трение L_тр, на реализацию процессов газообмена Lто, на привод вспомо­гательных агрегатов и механизмов L_в , (масляный и водяной насо­сы, топливоподающая аппаратура дизелей и т. д.).

Уровень механических потерь в двигателе оценивается меха­ническим КПД показывающим, какая доля индикаторной работы преобразуется в эффективную или с учетом того, что

Соответственно совокупные потери в двигателе оцениваются эффективным КПД, показывающим, какая доля теплоты, введен­ной с топливом, преобразуется в эффективную работу

Здесь — среднее эффективное давление (параметр, аналогичный pi). Эффективный крутящий момент двигателя

М_х пропорционален р_е, т. е. _c.

Общепринятым для оценки экономичности двигателя явля­ется параметр, называемый удельным эффективным расходом топлива g„ показывающий, какое количество топлива расходует­ся на производство единицы эффективной работы:

Все одноименные индикаторные и эффективные показатели. мн тми между собой механическим КПД:

Основ­ными индикаторными показателями двигателя являются индикаторная мощ­ность и соответствующий удельный рас­ход топлива. Эти показатели даже при полной нагрузке двигателя не остаются постоянными и в значительной степени зависят от скоростного режима его работы, так как изменение частоты вращения коленчатого вала двигателя су­щественно влияет на характер протекания отдельных процессов цикла.

Повышенный удельный индикатор­ный расход топлива при малой часто­те вращения коленчатого вала двига­теля - результат замедлен­ного сгорания топлива и увеличенной теплоотдачи в стенки по сравнению с оптимальным режимом, а на большой частоте вращения (близкой к максимальной) - в основном результат воз­растания насосных потерь.

Наилучшая экономичность (наимень­ший удельный расход топлива) дости­гается при работе двигателя на полной нагрузке. При работе на неполных на­грузках индикаторный удельный расход топлива больше, что связано с увели­чением относительного количества теп­лоты, отдаваемой в стенки, насосных потерь, ухудшением условий сгорания из-за увеличения содержания остаточ­ных газов и некоторым переобога­щением смеси (в карбюраторных дви­гателях). Снижение экономичности ди­зеля по мере уменьшения нагрузки ме­нее заметно и существенно проявляется лишь при работе на малых нагрузках. Это можно объяснить избытком возду­ха в цилиндрах дизеля при любых на­грузках, меньшей температурой газов после сгорания в связи с этим, а зна­чит, и меньшими тепловыми потерями в стенки.