Эффективные показатели двигателя

Эффективными показателями называются показатели, характеризующие работу двигателя, которая «снимается» с коленчатого вала и полезно используется.

К числу эффективных показателей относятся эффективная мощность, крутящий момент, среднее эффективное давление, удельный эффективный расход топлива, эффективный КПД.

Эффективная мощностьN_e – мощность двигателя, снимаемая с колен вала:

N_e = N_i - N _мп

или

N_e = р_е V_h n i / (30 τ),

Среднее эффективное давлениер_e  – давление, которое совершает полезную работу, получаемую за цикл с единицы рабочего объема цилиндра.

р_е = р_і – р_{м.п .}

Крутящий момент Мк (Н м) – момент силы давления газов, действующей по шатуну на ради усе кривошипа коленчатого вала:

М_к = 1000 р_е V_h n i / (π τ),

Механический КПД показывает какая доля индикаторной мощности

превращается в эффективную и представляет собой отношение эффективной – т.е. полезно используемой работы к индикаторной работе:

η_м = N_e /N_i

Таким образом, механический КПД определяет уменьшение мощности двигателя вследствие механических потерь. Так как N_e = N_i - N _мп

η_м = 1 - (N_мп /N_i)

Эффективный КПД η_е – отношение количества теплоты, превращённой

в полезную работу на валу двигателя Q_e, ко всей подведённой с топливом теплоты за цикл Q _тц.

η_е = Q _e / Q _тц  = L_е / G _тц Н_и

или после соответствующих преобразований

η_е = 3600 / (Н_и g_e)

где g_e  – удельный эффективный расход топлива.

Удельный эффективный расход топлива g_е, (г/кВт ч) – показывает, какое количество топлива расходует двигатель для выработки единицы мощности:

g_e = G _т 10³/ N_e,

где G _т – часовой расход топлива

g_e = 3.6 10³/(η _e H_u).

На расход топлива влияют различные факторы, совместное воздействие которых влияет на индикаторные показатели и механические потери двигателя.

Часовой расход топлива возрастает с увеличением объёма цилиндров, частоты вращения коленчатого вала, коэффициента наполнения и плотности воздуха. Частота вращения коленчатого вала зависит от условий эксплуатации, а плотность воздуха – от климатических условий. Так с увеличением температуры окружающего воздуха и высоты над уровнем моря плотность воздуха уменьшается.

Литровая мощность – эффективная мощность, приходящаяся на единицу рабочего объёма (кВт/л), называется литровой мощностью.

N_л = N_e / V_h i

Литровая мощность определяет степень форсированности двигателя

N _л = р _e n/(30 τ)

Из последнего уравнения видно, что литровая мощность может быть увеличена при повышении среднего эффективного давления и частоты вращения коленчатого вала. Двигатели, имеющие высокие значения литровой мощности N _л называютфрсированными.

В современных бензиновых и газовых двигателях частота вращения коленчатого вала достигает 6500 об/мин и выше.

Дизели грузовых автомобилей имеют номинальную частоту вращения не превышающую 2600 об/мин, дизели легковых автомобилей – 4500-5500 об/мин.

Литровая мощность дизелей грузовых автомобилей 12-15 кВт/л, бензиновых двигателей – 20-50кВт/л, дизелей легковых автомобилей – до 20 кВт/л.

Способы повышения мощности двигателя:

- применения наддува;

- увеличение рабочего объёма двигателя V_h (числа и размеров цилиндров);

- совершенствование конструкции впускных трубопроводов;

- увеличение числа впускных клапанов;

- совершенствование конструкции КШМ и ГРМ для снижения мех. потерь;

- улучшение смесеобразования путём высокого качества распыления топлива, турбулизации заряда в цилиндрах двигателя.