Тема 9 механічні втрати в двигуні. Ефективні показники двз

9.1 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.

9.2 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.

9.3 Показники напруженості і межі форсування двигунів

Для оцінки теплової і динамічної напруженості, використання робочого об'єму двигуна і порівняння різних двигунів застосовуються такі показники, як літрова і поршнева потужність.

Під номінальною потужністю N_e двигуна розуміють ефективну потужність, гарантуєму заводом-виготовлювачем для визначених умов роботи (атмосферні умови, пробіг автомобіля, число оборотів вала, тривалість роботи і т.п.).

Літровою потужністю N_eл, кВт/л, двигуна називають номінальну потужність, віднесену до 1л робочого об'єму поршневої частини двигуна.

Поршнєвою потужністю N_eп, кВт/м² , двигуна називають номінальну потужність, віднесену до 1м² сумарної площі поршнів двигуна.

За визначенням

.

З останнього вираження випливає, що літрова потужність двигуна залежить від середнього ефективного тиску, числа тактів і числа оборотів двигуна. Залежність літрової потужності від параметрів роботи двигуна можна знайти, якщо в це вираження підставити значення p_e = р_i_m. Тоді, використовуючи приведені вираження:

. (9.1)

Отримана формула дає можливість установити вплив параметрів робочого процесу на величину літрової потужності і намітити шляхи форсування двигуна для одержання найбільшої потужності при тих же геометричних розмірах.

Поршнева потужність

,

де D і S - діаметр і хід поршня.

Після підстановки в це вираження середньої швидкості поршня маємо

.

Як видно з останнього вираження, поршнева потужність двигуна залежить від середнього ефективного тиску, швидкохідности, яка характеризується середньою швидкістю поршня, і числа тактів двигуна.

Для поршневої потужності легко одержати наступну залежність

. (9.2)