Т.3.4 Индикаторные показатели ДВС (мощность, к.п.д., удельный расход топлива): понятия, значения для ДВС, факторы влияющие на них

Совершенство тепловых процессов, происходящих в цилиндре реального автомобильного двигателя, оценивают по индикаторным показателям его действительного цикла, совершенство же двигателя в целом, с учетом потерь мощности на трение и привод вспомогательных механизмов, — по его эффективным показателям.

Работа, совершаемая газами в цилиндрах двигателя, называется индикаторной работой. Индикаторная работа газов в одном цилиндре за один цикл называется работой цикла. Она может быть определена с помощью индикаторной диаграммы, построенной по данным теплового расчета двигателя.

Площадь, ограниченная контуром a -c—z'—z—b—a расчетной индикаторной диаграммы А т, будет в соответствующем масштабе представлять теоретическую индикаторную работу газов в одном цилиндре за цикл.

Площадь действительной диаграммы а'—c'—c"—z"—b'—b"—r—a—a' будет состоять из верхней и нижней петель. Площадь А д верхней петли характеризует положительную работу газов за цикл. Границы этой петли не совпадают с расчетными вследствие опережения зажигания или впрыска топлива (с'—с— с"—с'), немгновенного сгорания топлива (с"—z' —z"—с" и z"- z-z' "—z") и предварения выпуска (b'—b—b"—b').

Уменьшение площади расчетной диаграммы по указанным причинам учитывается с помощью коэффициента полноты диаграммы:

Для автотракторных двигателей значения коэффициента полноты диаграммы принимают значения 0,93...0,97.

Площадь Ан нижней петли характеризует отрицательную работу затрачиваемую на насосные ходы поршня для газообмена в цилиндре. Таким образом, действительная индикаторная работа газов в одном цилиндре за один цикл:

На практике величину работоспособности двигателя за цикл определяют по среднему индикаторному давлению Pi, равному полезной работе цикла, отнесенной к единице рабочего объема цилиндра

где Wi - полезная работа цикла, Дж(Н м); Vh – рабочий объем цилиндра, м³.

Среднее индикаторное давление — это условно постоянное давление на поршень в течение одного хода поршня, которое совершает работу, равную индикаторной работе газов за весь цикл. Это давление в некотором масштабе выражается высотой pi прямоугольника с площадью А = Ад - Ан и с основанием, равным длине индикаторной диаграммы. Величина pi при нормальном режиме работы двигателя достигает в бензиновых двигателях 1,2 МПа, в дизелях — 1,0 МПа.

Полезную работу, совершаемую газами в цилиндрах двигателя в единицу времени, называют индикаторной мощностью и обозначают Pi.
Индикаторная работа газов в одном цилиндре за один цикл составляет (Нм)

Время цикла в секундах равно

где n — частота вращения коленчатого вала, оборотов в минуту — тактность двигателя (число ходов поршня за цикл).

Тогда индикаторная мощность одного цилиндра двигателя составит (Вт)

Индикаторная мощность многоцилиндрового двигателя (кВт)

где - число цилиндров в двигателе; V h — объем одного цилиндра, л.

Индикаторный удельный расход топлива представляет собой отношение часового расхода топлива Gr к индикаторной мощности Рi,

Он характеризует экономичность действительного цикла. Величина g i, при номинальном режиме работы двигателя колеблется в пределах 250...340 г/(кВт • ч) — для бензиновых двигателей, 175...230 г/(кВт • ч) — для дизелей.

Индикаторный КПД оценивает степень использования теплоты в действительном рабочем цикле и представляет собой отношение теплоты, превращаемой в индикаторную работу W t, к теплоте, введенной в цилиндр в результате сгорания топлива.

;

где — индикаторная мощность, кВт; — часовой расход топлива, кг/ч; — теплота сгорания топлива, кДж/кг.

У существующих автотракторных двигателей индикаторный КПД находится в пределах 0,25...0,4 для бензиновых двигателей, 0,38...0,50 для дизелей.