Показатели работы двигателя

В результате такта рабочего хода часть тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, превращается в механическую. Сила давления газов, действующая на поршень, передается через шатун на кривошип, создавая на коленчатом валу двигателя крутящий момент.

Крутящий момент — это произведение силы, вращающей кривошип (в Ньютонах), на радиус кривошипа (в метрах) (Н-м).

Развивая определенный крутящий момент, двигатель совершает работу.

Работа, выполненная в единицу времени, называется мощностью.

Мощность двигателя зависит от степени использования теплоты, которая выделяется при горении топлива в цилиндре. В полезную работу превращается только 30…40% выделившейся теплоты, остальная теплота уходит с отработанными газами, отводится от нагретых деталей двигателя и теряется.

Различают индикаторную и эффективную мощности. Индикаторной называют мощность, которая развивается газами внутри цилиндра двигателя.

Давление газа в цилиндре измеряют с помощью специального прибора — индикатора. Индикаторную мощность N_t (в киловаттах) можно определить по формуле.

где Р, — индикаторное давление, МПа; i — число цилиндров двигателя; п — частота вращения коленчатого вала, с^-1; т — тактность двигателя.

Индикаторное давление четырехтактных и двухтактных дизельных двигателей составляет 0,6… 1,1 МПа (6… 11 кгс/см²).

Тактность двигателя — это число, показывающее, за сколько оборотов коленчатого вала совершается рабочий цикл. Для четырехтактных двигателей т = 2, для двухтактных — т = 1.

Если вместо рабочего объема цилиндра подставить литраж двигателя, то индикаторная мощность будет.

При работе двигателя часть индикаторной мощности затрачивается на преодоление сопротивления трения движущихся деталей двигателя. Мощность, равноценная этим потерям, называется мощностью трения N_r.

Мощность двигателя, снимаемая с его коленчатого вала, называется эффективной мощностью N_e, кВт. Она определяется по формуле.

Эффективную мощность определяют обычно опытным путем, испытывая двигатель на тормозных стендах. Отношение эффективной мощности к индикаторной называется механическим коэффициентом полезного действия Г|_м, т. е.

При работе с полной нагрузкой для четырехтактных дизельных двигателей г)_м = 0,73…0,85; для двухтактных — 0,70…0,75.

Среднее эффективное давление (Р_е, МПа) меньше среднего индикаторного:

Для дизельных двигателей среднее эффективное давление составляет: для четырехтактных Р_е = 0,5…0,85 МПа, для двухтактных Р_е = 0,4…0,75 МПа.

Эффективную мощность можно выразить через индикаторную:

Мощность двигателя зависит от его литража, давления газов в цилиндрах, частоты вращения коленчатого вала и тактности. Она непостоянна и изменяется с изменением количества подаваемого топлива и частоты вращения коленчатого вала, а также от технического состояния двигателя.

При подборе двигателя с точки зрения рационального использования размеров цилиндров пользуются понятием литровая мощность N_n.

Литровая мощность — это эффективная мощность, отнесенная к 1 л объема двигателя, измеряется в киловаттах на литр (кВт/л), которая записывается в виде:

В зависимости от совершенства конструкции и технического состояния двигатель для выполнения одной и той же полезной работы расходует то или иное количество топлива.

Масса топлива, расходуемого двигателем в единицу времени, называется расходом топлива. Зная расход топлива, можно определить индикаторный и эффективный удельные расходы топлива.

Удельный индикаторный расход топлива — это масса топлива, расходуемая на единицу индикаторной мощности в 1 ч (g₍):

где G_m — расход топлива, кг/с.

¹ 1 кВт-ч = 3,6−10⁶Дж.

Удельный эффективный расход топлива (g_e) — это масса топлива, расходуемая на единицу эффективной мощности в 1 ч:

В современных тракторных дизельных двигателях удельный эффективный расход топлива составляет 0,23…0,27 кг/кВт-ч.

Контрольные вопросы и задания

• 1. Как классифицируют двигатели внутреннего сгорания?
• 2. Из каких основных элементов состоит двигатель?
• 3. Что такое мертвые точки двигателя?
• 4. Что называется ходом поршня, рабочим объемом, объемом камеры сгорания, полным объемом?
• 5. Что такое степень сжатия?
• 6. Из каких процессов слагается рабочий цикл двигателя?
• 7. Какие двигатели называются четырехтактными, а какие двухтактными?
• 8. Как работают четырехтактный дизельный, двухтактный и четырехтактный карбюраторные двигатели?
• 9. Каковы преимущества и недостатки дизельного и карбюраторного двухтактного и четырехтактного двигателей?
• 10. Расскажите о принципе работы многоцилиндрового двигателя.
• 11. Что такое индикаторный и эффективный удельный расходы топлива?