3.2. Эффективные показатели

Эффективными показателями называют величины, характеризующие работу двигателя, снимаемую с его вала и полезно используемую. К числу эффективных показателей относятся: эффективная мощность, крутящий момент, среднее эффективное давление, удельный эффективный расход, эффективный КПД.

Эффективная мощность. Полезная работа, получаемая на валу двигателя в единицу времени называется эффективной мощностью N_e.

N_e=N_i - N_мп (3.9)

где N_мп мощность механических потерь.

Эффективная мощность дана студенту в исходных данных для проектирования ДВС (см. задание на выполнение курсового проекта).

Под механическими потерями понимают потери на все виды механического трения, осуществление газообмена, привод вспомогательных механизмов (водяного, масляного, топливного насосов, вентилятора, генератора и пр.), вентиляционные потери, связанные с движением деталей двигателя в среде воздушно-масляной эмульсии и воздуха, а также на привод компрессора.

Механические потери оценивают средним давлением механических потерь p_мп, которое характеризует удельную работу механических потерь (приходящуюся на единицу рабочего объема) при осуществлении рабочего цикла.

При аналитическом определении N_e (кВт) она рассчитывается по формуле:

N_e = p_eV_hin/(30τ) (3.10)

где p_e=L_e/V_h - среднее эффективное давление (МПа), т. е. полезная работа, получаемая за цикл с единицы рабочего объема;

V_h – рабочий объем цилиндра, л;

n – число оборотов коленчатого вала, мин^-1

Эффективный крутящий момент М_е (Н∙м)

М_е = (3∙10⁴/π)(N_e/n) (3.11)

При расчете ДВС среднее эффективное давление (МПа) определяют как

p_e= p_i- p_мп (3.12)

Среднее давление механических потерь p_мп (МПа) для двигателей различного типа определяется по определяется по эмпирическим формулам:

для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D>1

p_мп =0,049 + 0,0152V_п.ср;

для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S/D≤1

p_мп =0,034 + 0,0113V_п.ср

для четырехтактных дизелей с неразделенными камерами

p_мп =0,089 + 0,0118V_п.ср

для предкамерных дизелей

p_мп =0,103 + 0,0153V_п.ср

для дизелей с вихревыми камерами

p_мп =0,089 + 0,0135V_п.ср

В современных автомобильных и тракторных двигателях скорость V_п.ср (м/с) поршня изменяется в пределах:

бензиновые двигатели легковых автомобилей………12-20

бензиновые двигатели грузовых автомобилей……….9-16

дизельные двигатели автомобилей…………………....7-14

дизельные двигатели тракторов………………………..6-11

Отношение среднего эффективного давления к среднему индикаторному давлению называется механическим КПД двигателя:

η_м = p_e/p_i или η_м = 1- p_мп/p_i (3.14)

Эффективный КПД двигателя η_е определяется отношением количества теплоты, эквивалентной полезной работе на валу двигателя, к общему количеству теплоты, внесенной в двигатель с топливом и может быть рассчитан по формуле:

η_е = η_м∙η_i (3.15)

Удельный эффективный расход [г/(кВт∙ч)] жидкого топлива

g_еN = 3600/(η_eН_и) или g_eN = 3600 ρ₀ η_V/(p_e·l₀·α). (3.16)

Часовой расход топлива G_т (кг∙ч)

G_т = g_е∙N_e (3.17)