Индикаторные и эффективные показатели двигателя

Индикаторными называют показатели, характеризующие рабочие циклы внутри цилиндров двигателя (обозначаются с индексом i). Однако, потребителя интересуют прежде всего показатели на выходном валу двигателя, называемые эффективными (обозначаются с индексом е).

В ходе расчета должны быть определены индикаторные показатели цикла: среднее индикаторное давление, , индикаторный КПД , индикаторный удельный расход топлива. g_i и эффективные показатели двигателя: среднее эффективное давление механический КПД , эффективный КПД , эффективный удельный расход топлива g_е , эффективная мощность N_e , эффективный крутящий момент М_е .

Теоретическое среднее индикаторное давление расчетного цикла

Среднее индикаторное давление является основным показателем, по которому определяют мощность двигателя и другие параметры. Однако, при работе двигателя давление внутри цилиндра непрерывно меняется. Учитывать давление в каждый данный момент рабочего цикла неудобно. Поэтому введено понятие среднего индикаторного давления, т.е. условного постоянного среднего давления за весь цикл. Приводимые ниже формулы позволяют получить теоретические значения среднего индикаторного давления расчетного рабочего цикла.

· для дизеля

, МПа

· для бензинового двигателя

, МПа

2.3.2. Среднее индикаторное давление действительного цикла

Действительный рабочий цикл отличается от расчетного на величину потерь, которые учитываются коэффициентом полноты индикаторной диаграммы.

= σ , МПа,

где σ – коэффициент скругления (полноты) индикаторной диаграммы, принимаемый:

- для бензиновых двигателей - σ =0,94…0,97,

- для дизелей - σ =0,92…0,95.

Индикаторный КПД цикла

где Q_н теплота сгорания топлива низшая в (МДж/кг); - плотность заряда на впуске; l₀ – теоретически необходимое количество воздуха, кг.

- для дизелей с надувом вместо подставляют .

2.3.4. Индикаторный удельный расход топлива.

g_i = 3600 / (Q_н ^. η_i ) , г/кВт ^. ч.

Значения индикаторных показателей автомобильных и тракторных двигателей при работе на полной нагрузке даны в табл.4.

Таблица 4

Индикаторные показатели двигателей

Связь между параметрами цикла.

Данный раздел является ознакомительным и в расчеты не включается.

Ниже приводятся формулы, которые могут быть использованы для проверочных расчетов и для лучшего понимания процессов, происходящих в цилиндре двигателя.

Индикаторная мощность:

, кВт

где p_i – среднее индикаторное давление, МПа; V_h – рабочий объем, м³; n – частота вращения вала, об/мин; i – число цилиндров; τ – коэффициент тактности.

Или , кВт

где V_h – рабочий объем, л.

Среднее индикаторное давление может быть найдено:

, МПа

где η_v – коэффициент наполнения; η_i – индикаторный КПД; ρ_о – плотность заряда на впуске, кг/м³; Q_н – теплота сгорания топлива низшая, МДж/кг; l_о – теоретически необходимое количество воздуха, кг/кг.

Тогда индикаторная мощность:

Среднее давление механических потерь.

Часть полезного индикаторного давления расходуется на преодоление механических потерь внутри двигателя. Механические потери носят периодический характер и плохо поддаются расчёту. Поэтому, по аналогии со средним индикаторным давлением, введено понятие среднего давления механических потерь.

Среднее давление механических потерь р_м определяется приближенно по эмпирическим формулам:

· Для дизелей с неразделенными камерами сгорания:

р_м = 0,089+0,0118 ^. W_п , МПа

· Для дизелей с вихревыми камерами сгорания:

р_м = 0,089+0,0135^. W_п , МПа

· Для бензиновых двигателей:

При S/D>1; р_м = 0,049+0.0152 ^. W_п , МПа

При S/D<1; р_м = 0,039+0,0132^. W_п , МПа

Средняя скорость поршня W_п принимается по прототипу и определяется по выражению: W_п = S ^. n_н/30 , м/с, где S – ход поршня в метрах; n_н- об/мин.

Для современных двигателей W_п= 5…15 м/с

Среднее эффективное давление и механический КПД

р_е = р_i - p_м , МПа; η_м=