Что такое индикаторная эффективная мощность двигателя

Индикаторная, эффективная мощность и другие показатели автомобильного двигателя

Основными показателями автомобильного двигателя является его мощность, крутящий момент, количество оборотов коленчатого вала, КПД.

Мощность двигателя

Что касается мощности двигателя, то есть наиболее часто применяемой характеристики двигателя, то следует различать так называемую «индикаторную» мощность и «эффективную» мощность.

Индикаторной называется мощность, которую развивают газы внутри цилиндров, во время работы двигателя, а эффективной является мощность, которая образуется на коленчатом валу двигателя и передается трансмиссии.

Как известно, в автомобильном двигателе за время рабочего цикла, энергия топлива переходит в тепловую энергию, а затем в механическую. Работа по преобразованию одного вида энергии (химической) в другую (тепловую), выполненная за цикл, называется индикаторной работой. В свою очередь, индикаторная работа, выполненная за одну секунду, называется индикаторной мощностью двигателя.

Индикаторная мощность двигателя всегда пропорциональна его литражу, числу оборотов коленвала и среднему индикаторному давлению, то есть такому условному среднему давлению, которое воздействуя на поршень в течение лишь одного такта расширения, может выполнить работу, равную работе газов выполненных за весь цикл. Определяют это давление с помощью специальных приборов, устанавливаемых на двигатель и регистрирующих давление в цилиндрах во время всех четырех циклов работы.

Эффективная мощность двигателя всегда меньше, чем индикаторная. Это связано с механическими потерями в двигателе на трение поршней, шеек коленвала, затратами энергии на работу газораспределительного механизма, генератора, вентилятора охлаждения, топливного и водяного насоса и так далее.

От величины этих потерь зависит механический КПД (коэффициент полезного действия) двигателя. Собственно говоря, КПД определяет соотношение эффективной мощности двигателя к индикаторной. В современных двигателях эта величина может достигать 0,9 и более. Практически эффективную мощность двигателя определяют, как правило, на специальных стендах.

Крутящим моментом или моментом силы называется векторная величина, равная произведению силы, которая вращает коленвал, на радиус кривошипа.

Эффективная мощность двигателя не остается постоянной, а может изменяться в зависимости от оборотов коленвала.

При увеличении оборотов мощность увеличивается, но только до определенного предела. При дальнейшем росте числа оборотов мощность двигателя уменьшается, так как цилиндры не успевают наполняться необходимым количеством горючей смеси, топливо не успевает сгорать полностью, а также возрастают потери на трение деталей. Также, с изменением частоты оборотов коленвала, кроме мощности двигателя изменяются и другие его показатели, такие как крутящий момент и удельный расход топлива (расход топлива за определенный период времени).

Видео: от чего зависит мощность двигателя.

На величину основных показателей автомобильных двигателей влияют и эксплуатационные факторы, такие как техническое состояние самого двигателя, качество применяемого топлива, состояние приборов системы питания и зажигания, а также другие факторы.

Источник

Эффективная мощность двигателя

Эффективной мощностью Ne называют мощность, получаемую на коленчатом валу двигателя .

Она меньше индикаторной мощности на величину мощности, затрачиваемой на трение в двигателе (трение поршней и поршневых колец, трение в шатунных и коренных подшипниках и др.) и приведение в действие газораспределительного механизма, вентилятора, водяного, масляного и топливного насосов, генератора, а также других вспомогательных механизмов.

Читайте также:  Схема реверса трехфазного двигателя с конденсатором

Для определения величины эффективной мощности двигателя можно воспользоваться приведенной выше формулой для индикаторной мощности, заменив в ней среднее индикаторное давление рi, средним эффективным давлением ре (ре меньше pi на величину среднего давления механических потерь в двигателе).

На практике эффективную мощность Ne определяют путем испытания двигателя на тормозных стендах (электрических или гидравлических), пользуясь формулой

где Ме — крутящий момент двигателя (кГм), равный произведению окружной силы на маховике на радиус маховика; n — число оборотов коленчатого вала в минуту.

Крутящий момент Ме приводит во вращение коленчатый вал двигателя, его величина прямо пропорциональна среднему эффективному давлению. От величины крутящего момента зависит величина тяговой силы, под действием которой движется автомобиль.

Эффективная мощность повышается с увеличением крутящего момента и числа оборотов коленчатого вала (до некоторого предела). Эффективная мощность и крутящий момент тем больше, чем больше:

  • литраж двигателя (т. е. диаметр и число цилиндров, длина хода поршня);
  • наполнение цилиндров, которое повышается при усовершенствовании камер сгорания, уменьшении сопротивления впускной и выпускной систем, снижении подогрева горючей смеси, установке многокамерных карбюраторов;
  • степень сжатия, так как при ее повышении увеличивается скорость горения рабочей смеси, повышаются температура и давление газов в начале расширения, уменьшается количество теплоты, уходящей с отработавшими газами и охлаждающей жидкостью.

Эффективная мощность карбюраторного двигателя изменяется с изменением угла опережения зажигания наивыгоднейшая величина этого угла зависит от числа оборотов коленчатого вала, нагрузки двигателя, сорта топлива и состава смеси.

У дизелей эффективная мощность зависит от угла опережения впрыска топлива, качества распиливания и продолжительности подачи топлива.

Эффективная мощность тем больше, чем меньше потери на трение в двигателе и приведение в действие вспомогательных механизмов двигателя.

Источник

Индикаторная и эффективная мощность поршневого двигателя.

Площадь индикаторной диаграммы характеризует собой полезную индикаторную работу одного цикла ℓЦ. Чем больше ℓЦ, тем больше степень использования заданного рабочего объема цилиндра Vц.

Величина Ц в двигателе заданных размеров определяет степень эффективности рабочего процесса с точки зрения развиваемой индикаторной работы.

Для данного объема Vц работа ℓц эквивалентна так называемому среднему индикаторному давлению Рср и может быть выражена в виде произведения этого давления на объем цилиндра:

(6.1)

где dц диаметр цилиндра;

Средним индикаторным давлением называется некоторое условное постоянное давление на поршень, которое, действуя в течение хода поршня, создает работу, равную индикаторной. Следовательно, если заменить площадь индикаторной диаграммы равновеликим прямоугольником с основанием, равным длине диаграммы, то высота этого прямоугольника в масштабе будет представлять собой среднее индикаторное давление.

Мощность, передаваемая парогазом на поршень за ходы расширения и сжатия, называется индикаторной мощностью N,. Другими словами, индикаторная мощность – мощность, соответствующая индикаторной работе диаграммы.

Для машины, делающей п об/мин, мощность, развиваемую в i-ом цилиндре, найдем по формуле

(6.2)

Для многоцилиндрового двигателя с числом цилиндров, равным т, и числом рабочих ходов за один оборот кривошипа, равным i, общая мощность двигателя будет

(6.3)

В действительном же рабочем процессе имеется ряд дополнительных потерь, в результате чего работа будет иметь меньшее значение, чем в идеальном цикле.

Степень использования тепла в действительном рабочем процессе определяется коэффициентом полноты индикаторной диаграммы ηц, представляющим собой отношение площадей действительной и теоретической индикаторных диаграмм. Для торпедных поршневых двигателей η=0,85—0,90. С учетом этого действительную индикаторную мощность можно определить по формуле

(6.4)

Мощность, передаваемая на вал двигателя, называется эффективной, она меньше индикаторной на величину мощности трения Nтр, т. е

(6.5)

В мощность трения входят потери мощности на трение всех деталей двигателя и мощность, затрачиваемая на работу вспомогательных механизмов и приборов (газораспределение, водяная помпа, распределитель смазки и др).

С увеличением отмеченных потерь увеличивается мощность трения, соответственно уменьшается полезная эффективная мощность двигателя и в результате понижается экономичность двигателя. Поэтому всегда следует стремиться к уменьшению мощности трения и к увеличению полезной работы на валу двигателя.

Мощность трения определить теоретическим путем очень трудно, так как она может изменяться в широких пределах в зависимости от размеров двигателя, числа оборотов, усилий, действующих на трущиеся детали, и пр. Поэтому при определении эффективной мощности по найденной индикаторной мощности механические потери в двигателе оцениваются приближенно выбираемым механическим КПД ηм.

Механическим кпд двигателя называется отношение эффективной мощности к индикаторной. При испытании двигателей на тормозе этот коэффициент легко определить по найденному непосредственным замером значению эффективной мощности и рассчитанной по формуле (6.4) индикаторной мощности Обычно для торпедных двигателей ηм = 0,75—0,95.

С учетом изложенного выше формулу для определения эффективной мощности поршневого двигателя можно записать так

(6.6)

Пример. Определить эффективную мощность двигателя торпеды, если известно, что Рi,= 19,7 дан/см 2 (дан — деканьютон), dц=144 мм, S = 150 мм, n=1440 об/мин

Решение Неизвестную величину Ne определяем по формуле (6.5), приняв т=2, 1 = 2 и среднее значение к. п д.:

Источник

Эффективная и индикаторная мощность двигателя.

Характеристики двигателей внутреннего сгорания.В ДВС газы, образующиеся при сгорании смеси, перемещая поршни, совер­шают полезную работу, вследствие чего двигатель развивает оп­ределенную мощность.

Мощностью называется работа, производимая в единицу вре­мени (в 1 с). Мощность, равная 750 Нм/с, называется лошади­ной силой (л. с). Мощность ДВС измеряется также в киловаттах (кВт); 1 кВт равен 1,36 л. с.

Выделены следующие основные показатели работы автомобильного двигателя:

1) Индикаторная мощность Ni – это мощность, развиваемая газами внутри цилиндра двигателя. Другими словами индикаторная мощность характеризует работу, совершаемую газами в цилиндрах двигателя за единицу времени (1 секунду), и является параметром оценки совершенства протекания рабочего цикла в данном реальном двигателе. Индикаторную мощность определяют методом снятия индикаторных диаграмм, который позволяет определить индикаторную работу, а значит и индикаторную мощность.

Индикаторную мощность можно определить по формуле:

Ni = Рi Vр ί n (КВт)
30 τ

Ni – индикаторная мощность, КВт;

Рi – среднее индикаторное давление, МПа;

Vр — рабочий цилиндр, л;

ί — число цилиндров;

nчастота вращения коленчатого вала, мин -1 ;

τ — коэффициент тактности, учитывающий число ходов поршня за один рабочий цикл, равный 4 — для четырёхтактного двигателя и 2 – для двухтактного двигателя.

2) Эффективная мощность Nе– это мощность, получаемая на коленчатом валу двигателя. Эффективная мощность меньше индикаторной на величину потерь мощности на трение и приведение в действие кривошипно-шатунного механизма и механизма газораспределения, вентилятора жидкостного, масляного и топливного насосов, генератора и других вспомогательных механизмов.

Эффективную мощность двигателя определяют по формуле:

Nе = Ме× n

Ме – крутящий момент, определяемый при испытании двигателя на тормозной установке (электрической или гидравлической), Н×м;

n — частота вращения коленчатого вала, определяемая по счётчику оборотов, об/мин (мин -1 )

3) Индикаторный КПД ηi – представляет собой отношение индикаторной работы, выраженной в тепловых единицах, к той теплоте топлива, которая затрачивается на её получение:

ηi = 3600 Ni = =
GT Ни (GT/ Ni) Ни gi Ни

3600 – термический эквивалент работы кДж;

GT – часовой расход топлива, кг/ч;

Ни – низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

Отношение GT/ Ni = gi представляет собой удельный индикаторный расход топлива

ηi = 0,25 – 0,35 для бензиновых двигателей;

4) Эффективный КПД ηе – отношение количества теплоты Qе, превращённой в эффективную работу, к количеству теплоты Qt, выделяющейся при сгорании топлива

Эффективный КПД определяет количество теплоты превращённое в полезную работу. Для карбюраторных двигателей η е = 0,23 – 0,30, для дизелей η е = 0,28 – 0,40.

5) Механический коэффициент полезного действия (КПД) двигателя – отношение эффективной мощности к индикаторной.

η = Nе
Ni

η – механический КПД;

Ni — индикаторная мощность (КВт).

Механический КПД для карбюраторных двигателей составляет η = 0,70 – 0,85,

для дизелей — η = 0,73 – 0,87.

6) Часовой расход топлива GТ – характеризует топливную экономичность двигателя, и показывает количество топлива в кг, расходуемое двигателем на данном режиме за один час.

7) Эффективный удельный расход топлива gе – оценивает экономичность двигателя и представляет собой отношение часового расхода топлива GТ к эффективной мощности двигателя. Для карбюраторных двигателей gе = 300 – 340 г/(КВт×час), для дизелей — gе = 220 – 260 г/(КВт×час)

gе = GТ
Nе

7) Внешняя скоростная характеристика – графическая зависимость основных показателей его работы (мощности, крутящего момента, часового и удельного расхода топлива) от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива насосом дизеля или полном открытии дроссельной заслонки карбюратора (карбюратора-смесителя в газовом двигателе)

Эта характеристика получается экспериментальным путём при испытании новых двигателей (после их обкатки) на специальных тормозных установках и показывает наибольшие значения Ме иNе при каждой частоте вращения коленчатого вала и соответствующие значения GТ и gе.

Дата добавления: 2015-07-15 ; просмотров: 1273 | Нарушение авторских прав

Источник