Работа двигателя: определение технико-экономических показателей

Вычисление индукторной мощности

Индукторной мощностью является мощность, которая развивается в цилиндрах двигателя газами.

Показатель эффективной мощности меньше индикаторной, а связано это с тем, что определенная часть второй расходуется на механические потери в двигателе согласно следующей формуле - Ne = Ni—Nm.

Мощность механических потерь

Показатель мощности механических потерь (Nm) включает в себя расход части индикаторной мощности, связанный с преодолением сопротивления трения движущихся деталей, а также с приведением в действие дополнительных устройств двигателя, таких как масляной и водяной насос, вентилятор, топливный насос, генератор и др.

Что такое КПД?

Под механическим коэффициентом полезного действия двигателя (КПД) подразумевается соотношение мощности эффеективной и индикаторной в соответствии со следующей формулой - nm = Ne/Ni.

Работа в номинальном режиме, иными словами, использование полной мощности Ne, позволяет автотракторным двигателям достигать КПД от 0,75 до 0,88. Дизельный автотранспорт имеет меньший показатель КПД, чем карбюраторные двигатели, что связано с более высокой степенью сжатия и большими затратами мощности при трении движущихся деталей.

Часовой показатель расхода топлива

Показатель часового расхода топлива GT (кг/ч) – это масса топлива, которая расходуется при определенной загрузке двигателем на протяжении 1 ч. Для различных двигателей топливная экономичность оценивается по величине удаленного расхода топлива ge (г/(кВт-ч)), которая состоит из массы топлива в граммах, расходуемой на выработку единицы мощности эффективной на протяжение 1 ч - ge = 1000GT / е.

Современные автотракторные четырехтактные карбюраторные двигатели обладают номинальным значением ge, колеблющимся в пределах от 280 до 300 г/(кВт-ч). У дизельных агрегатов такое значение может составлять от 220 до 260 г/(кВт-ч). Из этого всего можно сделать вывод, что использование дизелей из-за более высокой степени сжатия намного экономичнее, чем карбюраторных аналогов. Чем больше показатель степени сжатия, тем двигатель экономичнее.

Использование современных бензиновых двигателей, по сравнению с карбюраторной системой, имеющей впрыскивание топлива во всасывающий коллектор или в сам цилиндр, позволяет обеспечить снижение показателя ge. Наименее экономичным вариантом станут двухтактные двигатели, в которых цилиндры продуваются горючей смесью, что приводит к испарению ее части с отработавшими газами. Более того, цилиндры таких видов двигателя очень плохо очищаются от продуктов сгорания.

Однако не только топливная экономичность учитывается при сравнении эффективности работы разнообразных двигателей. Также, в учет берется литровая мощность и удаленная масса.

Литровая мощность двигателя

Литровой мощностью N л называют соотношение эффективной мощности Ne и рабочего объема двигателя, которая отображает эффективность использования рабочего объема. Чем больше показатель литровой мощности, тем меньше масса и габаритные размеры двигателя. Тракторные дизеля имеют N л показатели от 11 до 20 кВт/л.

Современные модели автотракторных двигателей имеют большую эффективность и литровую мощность, а также значительно сниженные показатели удельного расхода масел и топлива, токсичности выбросов переработанных газов и металлоемкости. Более того, такой транспорт имеет большую долговечность и надежность. Такие особенности обуславливают широкое применение именно дизелей с турбонаддувом, которые имеют промежуточное охлаждение воздуха, повышающего наполнение цилиндров воздухом. Очень много зарубежных бензиновых двигателей оснащаются не карбюраторами, а системой впрыскивания топлива, которая работает в автономном режиме одновременно с системой зажигания. Такой вариант позволяет обеспечить оптимальный режим работы двух систем, повысить мощность агрегата и снизить расход топлива. Такой вид «инжекторного» двигателя можно встретить и на отечественных легковых машинах.

Особенности определения технико-экономических способностей двигателя

Определить технико-экономические способности двигателя можно на специализированных обкаточно-тормозных стендах, которые могут замерять частоту оборотов коленчатого вала двигателя и его загрузку. Именно показатель загрузки (показатель силоизмерительного механизма) помогает определить вращающий момент двигателя (Мвр): производимая на плечо ее приложения сила в соотношении с осью вращения коленчатого вала. Вращение такого вала измеряется тахометром. Рассчитать эффективную мощность двигателя можно по следующей формуле - N = M вр* n / 9550.

Оцениваются технико-экономические показатели в разнообразных условиях работы (нагрузке и частоте вращения) по определенным характеристикам. Характеристики представляют собой графическое выражение соотношения одних показателей функционирования двигателя от остальных независимых показателей. Строятся такие характеристики на результатах тестирования двигателя на тормозном стенде.

Самый эффективный вид двигателя должен работать в пределах максимальной мощности. При таком режиме работы, вращающий момент и частоту вращения коленчатого вала двигателя принято называть номинальным. Если присутствует недозагрузка двигателя, то топливная экономичность и производительность автомобилей и тракторов значительно пострадает.