01. Устройство, основные элементы, принцип работы и характеристики двигателей внутреннего сгорания

Показатели работы двигателей внутреннего сгорания [3, С. 39–41], [4, С. 22–25, 30, 311–361], [6, С. 93–105]

Часть энергии, выделяющейся при сгорании топлива, поданного в цилиндр двигателя, за цикл его работы, затрачивается на совершение полезной работы L_e, другая часть неизбежно теряется (тепловые и механические потери).

Для оценки эффективности работы двигателя служат индикаторные и эффективные показатели. Индикаторные показатели характеризуют работу, совершаемую газами в цилиндре двигателя L_i. Эффективные показатели характеризуют работу двигателя, которая “снимается” с коленчатого вала и полезно используется L_e.

К мощностным индикаторным показателям относятся индикаторная мощность N_i и среднее индикаторное давление p_i.

Среднее индикаторное давление представляет собой индикаторную работу цикла, снимаемую с единицы рабочего объема

Этот показатель оценивает степень эффективности использования рабочего объема цилиндра.

Индикаторная мощность – мощность, развиваемая газами внутри цилиндра – определяется как индикаторная работа, получаемая за единицу времени

где t_ц – время реализации одного рабочего цикла, с.

Экономичность действительного цикла оценивается индикаторным КПД, характеризующим долю теплоты, введенной в цикл, которая преобразуется в индикаторную работу

где Q₁ –количество теплоты, вносимой в цикл топливом.

Большее практическое применение для оценки экономичности двигателя имеет удельный индикаторный расход топлива, показывающий, какое количество топлива расходуется в двигателе на производство индикаторной работы

где G_тц – количество топлива на один цикл.

В результате механических потерь индикаторная работа уменьшается, и с коленчатого вала “снимается” оставшаяся – эффективная работа

где L_мп – механические потери работы.

Уровень механических потерь в двигателе оценивается механическим КПД, показывающим какая доля индикаторной работы преобразуется в эффективную,

Мощность, получаемая на коленчатом валу двигателя (эффективная мощность) определяется по формуле

где – среднее эффективное давление, т. е. давление, которое совершает полезную работу, получаемую за цикл с единицы рабочего объема цилиндра.

Эффективный крутящий момент двигателя, или момент силы, действующей по шатуну на радиусе кривошипа коленчатого вала, можно представить так

Совокупные потери в двигателе оцениваются эффективным КПД, показывающим, какая доля теплоты, выделенной топливом, преобразуется в эффективную работу

Экономичность двигателя оценивается величиной удельного эффективного расхода топлива, показывающего, какое количество топлива расходуется на производство единицы эффективной работы

Все одноименные индикаторные и эффективные показатели связаны между собой механическим КПД

Экологические показатели работы двигателя характеризуют наличие в отработавших газах токсичных компонентов, парниковообразующих газов, а также шум, производимый при работе двигателя. Эти показатели жестко регламентируются государственными и международными стандартами и правилами.

12 Следующая ⇒