Показатели Эффективности Дизеля

Индикаторная диаграмма двигателя представляет собой рабочий цикл, а площадь, ограниченная ею (в определенном масштабе),— индикаторную работу цикла. На рис. 16 показаны индикаторные диаграммы рабочего цикла двигателей. В четырехтактных двигателях площадь диаграммы, определяющая работу за цикл (рис. 16, а), состоит из площади, соответствующей положительной индикаторной работе, полученной за такты сжатия и расширения, и площади, соответствующей работе газов при осуществлении тактов выпуска и впуска. В поршневых двигателях на очистку и наполнение затрачивается работа, которая будет отрицательной (рис. 16, б). В комбинированных двигателях эта работа может быть как отрицательной, так и положительной (рис. 16, г). Работу газов в период газообмена обычно относят к механическим потерям в двигателе. В двухтактных двигателях вся площадь индикаторной диаграммы определяет полезную индикаторную работу (рис. 16,6). Чем больше индикаторная работа L/, тем лучше использование рабочего объема Vh Цилиндра двигателя. Если принять, что на поршень действует некоторое условное постоянное давление pi, совершающее в течение одного хода поршня работу, равную работе Ц газов за цикл, то Li = PiVh Это условное давление р< принято называть средним индикаторным давлением.

Рис. 16. Индикаторные диаграммы рабочего цикла: а — четырехтактного двигателя, б — двухтактного двигателя; в — выпуска и впуска четырехтактного двигателя; г — выпуска и впуска комбинированного четырехтактного двигателя

Среднее индикаторное давление численно равно высоте прямоугольника с основанием, равным рабочему объему Vh, и площадью, равной площади индикаторной диаграммы. Так как полезная индикаторная работа при заданных размерах цилиндра пропорциональна давлению р,-, совершенство рабочего процесса можно оценивать по среднему индикаторному давлению. Чем больше давление р,-, тем больше работа Ц и, следовательно, рабочий объем цилиндра используется лучше. Максимальные значения среднего индикаторного давления в различных двигателях зависят от многих факторов: способа смесеобразования; осуществляемого цикла; коэффициента избытка воздуха; наполнения цилиндра и др. Зная среднее индикаторное давление pt (МПа), рабочий объем цилиндра Vh (л), число цилиндров i и частоту вращения п (об/мин) коленчатого вала, можно определить индикаторную мощность (кВт) двигателя Ni = ШVhPin/(3(k), где т — тактность двигателя, для четырехтактных двигателей т = 4, для двухтактных двигателей т = 2. Произведение IVh представляет собой рабочий объем двигателя. С увеличением Рt и п возврастают индикаторная мощность и степень использования рабочего объема цилиндра. Давление pi можно повысить, улучшив наполнение цилиндра путем увеличения давления рк. Увеличение частоты вращения п ограничено ростом износа основных деталей и различными потерями. Поэтому частоту вращения выбирают главным образом в зависимости от размеров и назначения двигателя. Двигатели, которые должны обладать большим Сроком службы, при условии, что их размеры и масса не имеют большого значения, как, например, двигатели, устанавливаемые на электростанциях и крупных судах, выполняют с малой частотой вращения вала. Транспортные дизеля — железнодорожные, тракторные и особенно авиационные и автомобильные — для обеспечения малой массы и компактности конструкции делают быстроходными. Среднее эффективное давление и эффективная мощность. Передача индикаторной мощности сопровождается механическими потерями на фланец отбора мощности через поршень, шатун и коленчатый вал вследствие трения поршней и колец о стенки цилиндров, трения в подшипниках кривошипно-шатунного механизма. Кроме того, часть индикаторной мощности затрачивается на преодоление аэродинамических потерь, возникающих при вращении и колебании деталей, на приведение в действие механизма газораспределения, топливных, масляных, водяных и продувочных насосов и других вспомогательных механизмов двигателя. В четырехтактных двигателях часть индикаторной мощности тратится также на удаление продуктов сгорания и заполнения цилиндра свежим зарядом. Мощность, соответствующая всем этим потерям, называется мощностью механических потерь NM. В отличие от индикаторной мощности полезную мощность, которую можно получить на валу двигателя, называют эффективной мощностью Ne двигателя. Эффективная мощность меньше индикаторной на величину мощности механических потерь, т. е. Мощность NM, соответствующую механическим потерям, и эффективную мощность Ne двигателя определяют опытным путем при стендовых и лабораторных испытаниях с помощью специальных нагрузочных устройств (динамометров), позволяющих получить крутящий момент Ме(НM). При этом одновременно измеряют частоту вращения коленчатого вала, соединенного с тормозным устройством. Для удобства сравнения различных двигателей при оценке эффективности их работы аналогично среднему индикаторному давлению Рt используют среднее эффективное давление Ре, которое определяют из выражения
(в МПа) Pe = 0,003\4MeT/(IVh).
Тогда эффективная мощность может быть найдена по формуле, аналогичной выражению для определения индикаторной мощности: Ne = IVhPen/(30r).
Источник: Дизельная аппаратура