Эффективный механический кпд двигателя удельный расход топлива

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

Часть индикаторной мощности двигателя затрачивается на преодоление трения в сопряженных узлах двигателя и на привод вспомогательных механизмов. Поэтому мощность, развиваемая на валу двигателя и отдаваемая силовой передаче машины, всегда меньше индикаторной. Эта мощность называется эффективной мощностью двигателя:

,

где Ne – эффективная мощность в кВт;

NM – мощность, затрачиваемая на преодоление трения в сопряженных узлах двигателя и на привод вспомогательных механизмов.

Средним эффективным давлением Pe называют условно постоянное давление, при котором работа газов, произведенная в цилиндрах двигателя за один ход поршня, равна эффективной работе за цикл.

Если составляющие потерь выразить через среднее давление трения, равное работе трения, отнесенной к 1м 3 рабочего объема цилиндра, то

,

где Pe – среднее эффективное давление МПа;

PM – среднее давление трения, МПа.

Между средним давлением трения и числом оборотов двигателя, на основании опытных данных, установлены следующие соотношения:

для карбюраторных ДВС

где n – частота вращения двигателя, об./мин;

для дизельных ДВС

Эффективная мощность и среднее эффективное давление связаны между собой следующей зависимостью:

.

Отношение эффективной мощности к индикаторной мощности называется механическим КПД двигателя.

.

;

.

Механический КПД оценивает затраты на преодоление трения в сопряженных узлах двигателя и на привод вспомогательных механизмов. К этим затратам относятся потери на трение: поршня о стенки цилиндра, в подшипниках коленчатого и кулачкового валов, деталей распределения, а также потери на привод вентилятора, масляного и водяного насосов, генератора, магнето, прерывателя-распределителя, компрессора, нагнетателя и т. д.

Механический КПД зависит от конструктивных параметров двигателя, материала и качества обработки деталей, качества масла и смазочной системы, температурного режима, числа оборотов и нагрузки двигателя, числа и конструкции вспомогательных механизмов и ряда других факторов.

Механический КПД тем выше, чем меньше давления, передаваемые через сопряженные узлы, совершеннее система смазки и выше качество масла, лучше материалы и качество обработки деталей, меньше затрат на привод вспомогательных механизмов.

С увеличением числа оборотов и понижением нагрузки механический КПД уменьшается.

Эффективный КПД является показателем, характеризующим экономичность двигателя. Эффективным КПД называется отношение эффективной работы, выраженной в единицах теплоты, к расчетной теплоте сгорания топлива, затраченного на получение этой работы.

.

Если учесть, что

,

.

Если индикаторный КПД учитывает только тепловые потери, то эффективный КПД учитывает и тепловые и механические потери. Для повышения эффективного КПД необходимо повышать как индикаторный, так и механический КПД. Повышение индикаторного КПД может быть достигнуто совершенствованием рабочего цикла двигателя, а улучшение механического КПД – понижением механических потерь.

Эффективный КПД для одного и того же двигателя не остается постоянной величиной. Он изменяется в зависимости от режима работы, состава смеси, технического состояния двигателя и других факторов.

Эффективный КПД при полной нагрузке находится в следующих пределах:

карбюраторные двигатели . 0.22–0.28;

дизельные двигатели . …… 0.26–0.38.

Удельный эффективный расход топлива geявляется вторым показателем экономичности работы двигателя. Он определяется по формуле:

.

Связь между обоими показателями экономичности работы двигателей ηeи geустанавливается формулой:

.

Из этих выражений следует, что удельный расход топлива тем меньше, чем выше эффективный КПД и теплотворная способность топлива.

Связь между ηi,giи geможно определить, используя выражение

Читайте также:  Появился расход масла в двигателе

.

Удельный расход топлива в карбюраторных двигателях находится в пределах 280–330 г/кВт · ч, в дизельных двигателях 210–260 г/кВт · ч.

Часовой расход топлива можно определить по формуле:

.

Источник

Эффективный КПД и удельный эффективный расход топлива

Экономичность работы двигателя в целом определяют эффективным КПД

ni и удельным эффективным расходом топлива ge. Эффективный КПД

оценивает степень использования теплоты топлива с учетом всех видов потерь как тепловых так и механических и представляет собой отношение теплоты Qe, эквивалентной полезной эффективной работе, ко всей затраченной теплоте Gт*Q, т.е. nm=Qe/(Gт*(Q^p)н)=Ne/(Gт*(Q^p)н) (2).

Так как механический КПД равен отношению Ne к Ni, то, подставляя в

уравнение, определяющее механический КПД nm, значения Ne и Ni из

уравнений (1) и (2), получим nm=Ne/Ni=ne/ni, откуда ne=ni/nM, т.е. эффективный КПД двигателя равен произведению индикаторного КПД на механический.

Удельный эффективный расход топлива [кг/(кВт*ч)] представляет собой отношение секундного расхода топлива Gт к эффективной мощности Ne, т.е. ge=(Gт/Ne)*3600, или [г/(кВт*ч)] ge=(Gт/Ne)*3.6*10^6.

Тепловой баланс двигателя

Из анализа рабочего цикла двигателя следует, что только часть теплоты, выделяющейся при сгорании топлива, используется на полезную работу, остальная же часть составляет тепловые потери. Распределение теплоты, полученной при сгорании вводимого в цилиндр топлива, называют тепловым балансом, который обычно определяется экспериментальным путем. Уравнение теплового баланса имеет вид Q=Qe+Qг+Qн.с+Qост, где Q — теплота топлива, введенная в двигатель Qe — теплота, превращенная в полезную работу; Qохл — теплота, потерянная охлаждающим агентом (водой или воздухом); Qг — теплота, потерянная с отработавшими газами; Qн.с — теплота, потерянная вследствие неполного сгорания топлива, Qост — остаточный член баланса, который равен сумме всех неучтенных потерь.

Количество располагаемой (введенной) теплоты (кВт) Q=Gт*(Q^p)н. Теплота (кВт), превращенная в полезную работу, Qe=Ne. Теплота (кВт), потерянная с охлаждающей водой, Qохл=Gв*св*(t2-t1), где Gв — количество воды, проходящей через систему , кг/с; св – теплоемкость воды, кДж/(кг*К) [св=4.19 кДж/(кг*К)]; t2 и t1 — температуры воды при входе в систему и при выходе из нее, С.

Тепловой баланс двигателя .Определение ,составляющие теплового баланса , влияние нагрузки ,скоростного режима на тепловой баланс двигателя.

Тепловой баланс двигателя — это распределение тепла от сгоревшего топлива на составные части: на полезную работу, на потери тепла с отработавшими газами, на потери тепла в системе охлаждения, на механические потери, на шумы и вибрации.

Влияние различных факторов на тепловой баланс двигателя

На распределение теплоты в двигателе оказывают влияние такие факторы как частота вращения коленчатого вала, нагрузка, состав смеси, угол опережения зажигания.

Частота вращения коленчатого вала. Сростом частоты враще­ния коленчатого вала абсолютные величины всех составляющих теплового баланса увеличиваются, так как в двигатель за единицу времени поступает большее количество теплоты. Изменение отно­сительных величин теплового баланса в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. С увеличением нагрузки значение qе увеличивается до максимума, когда произведение ni*nm принимает наибольшее значение. Дальнейшее уменьшение де связано с обогащением смеси на полных нагрузках, при этом возрастает доля qнс.Влияние нагрузки на составляющие теплового баланса: а— изменение абсолютных значений; б — изменение относительных величин.Влияние угла опережения зажигания на составляющие теплового баланса двигателя
Угол опережения зажигания. Наибольшие значения qесоответстуют оптимальному значению угла пережения зажигания (рис. 6.6). Потери теплоты в систему охлаждения возрастают как при раннем, так и при позднем зажигании, так как сгорание в этих случаях происходит в невыгодных условиях. При позднем зажигании возрастают потери теплоты с отработавшими газами, так как догорание происходит уже в стадии процесса расширения. На потери, связанные с неполнотой сгорания, угол опережения зажигания влияния не оказывает, так как коэффициент избытка воздуха остается при этом неизменным.

Читайте также:  Температура охлаждающей жидкости в двигателе мерседес 124

5.Смесиобразование в дизелях .Особенности смесиобразования ,типы камер сгорание .в чем суть объемно- пленочного смеси образования.Процесс смесеобразования осуществляется в результате распыливания топлива с помощью форсунки высокого давления, направленного вихревого движения заряда в камере, а иногда также регулирования температуры деталей, на которых происходит испарение топлива. В зависимости от характера впрыска топлива различают объемный, пленочный и объемно-пленочный (смешанный) типы смесеобразования, которые осуществляются в неразделенных камерах сгорания.

Объемное смесеобразование — впрыск топлива производится в воздушную среду. При этом методе попадание топлива на стенки камеры сгорания не допускается. Такое смесеобразование имеет место в 2-тактных двигателях.Пленочное смесеобразование — основная часть топлива попадает на стенки камеры и растекается в виде тонкой жидкой пленки. В этом случае для хорошего воспламенения в сжатый воздух впрыскивается около 5% топлива, а остальная его часть — на стенки. часть топлива впрыскивается в воздушную среду, а часть на стенки.

Один из способов объемно-пленочного смесеобразования предложен Мойрером и разработан фирмойMAN(ФРГ). Он характеризуется следующими особенностями:- для лучшего воспламенения и сгорания в сжатый воздух впрыскивается 5% топлива, а основная масса топлива (95%) наносится на стенки в виде пленки толщиной 10-15мк;- впрыснутое в нагретый воздух топливо самовоспламеняется и затем поджигает горючую смесь, образующуюся в процессе испарения пленки со стенок цилиндра и перемешивания паров топлива с воздухом;- топливо с поверхности стенок в начале сгорания испаряется сравнительно медленно и горение начинается медленно. Затем процессы ускоряются, при этом поршень идет к НМТ и поэтому двигатель работает мягко и бесшумно;- такой процесс сгорания позволяет использовать в двигателе различные топлива: бензин, керосин, лигроин, соляровое масло и др. — камера сгорания имеет развитые вытеснители, создающие интенсивное вихревое движение воздушного заряда, что способствует хорошему испарению и смесеобразованию.Двигатели с подобным процессом называются многотопливными двигателями. Типы камер сгорания:Разделенная В ходе вихрекамерного, равно как и форкамерного процесса сгорания, дизтопливо поступает в предварительную камеру, где перемешивается с воздухом и воспламеняется. Если камера выполнена в форме сферы, воздух может интенсивно закручиваться, образуя вихрь. А форкамерная конструкция предусматривает наличие тонких каналов, при прохождении которых смесь становится однороднее.Как видим, в разделенной камере любого типа топливо сгорает «в два шага». Это способствует снижению нагрузки на поршневую группу. Недостатком же являются не лучшие пусковые качества и увеличение расхода топлива, возникающее из-за дополнительных затрат на перекачивание смеси между камерами.Неразделенная«Дизель» с неразделенной камерой сгорания всегда оснащается системой непосредственного впрыска. Такие двигатели, разумеется, намного экономичнее моторов любой другой конструкции. Но применение прямого впрыска на «дизелях» с большой частотой вращения коленвала влечет множество разнообразных проблем. Основными из них являются вибрация и шум, которые становятся наиболее заметными в процессе разгона.

Читайте также:  Двигатель k4m 838 характеристики

6.Испытание двигателей. Назначение и виды испытание двигателей.

Исследовательские испытания, Доводочные испытания, Испытания на надежность,Граничные испытания,Контрольные испытания, Предварительные контрольные испытания ,Межведомственные испытания, Серийные испытания ,Приемо-сдаточные испытания Периодические испытания, Типовые испытания.

8.Кинематика КШМ. В чем причина неравномерности крутящегося момента?Какими способами уменьшают неравномерность крутящегося момента? Кривошипно-шатунный механизм (KШM) является основным механизмом поршневого ДВС, который воспринимает и передает значительные по величине нагрузки. Поэтому расчет прочности KШM имеет важное значение. В свою очередь расчеты многих деталей двигателя зависят от кинематики и динамики КШМ. Кинематический анализ КШМ устанавливает законы движения его звеньев, в первую очередь поршня и шатуна. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) служит для преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.При рассмотрении кинематики КШМ предполагается, что угловая скорость вращения коленчатого вала постоянна. В действительности из-за неравномерности крутящего момента двигателя угловая скорость вала переменна, но изменяется в незначительных пределах.Различают три основных вида КШМ:

— центральный (нормальный) КШМ, в котором ось цилиндра пересекает ось вращения коленвала

— смещённый (дезаксиальный) КШМ, в котором ось цилиндра не проходит через ось коленвала, при этом смещение оси цилиндра «С», которое называется дезаксаж, обычно не превышает 10 % хода поршня

-КШМ с прицепным шатуном, у которого два шатуна передают усилия на одну и ту же шатунную шейку коленвала (рис. 7.1, в). Шатун соединённый с шейкой называется главным, шатун шарнирно соединённый с нижней головкой – главного шатуна – прицепным. Поршень, сочлёнённый с главным шатуном, называется главным поршнем, а сочленённый с прицепным шатуном – боковым. В общем случае с главным шатуном могут соединяться два прицепных шатуна (W – образный двигатель) или более двух (звёздообразный двигатель).

9.Эксплуатационными свойствами автомобиля называются свой­ства, характеризующие выполнение им транспортных и специ­альных работ: перевозки пассажиров, грузов и специального оборудования. Эти свойства определяют приспособленность автомобиля к условиям эксплуатации, а также эффективность и удоб­ство его использования. Автомобиль обладает целым рядом эксплуатационных свойств (рис. 1.1), которые составляют две группы, связанные и не свя­занные с движением автомобиля.

Тягово-скоростные и тормозные свойства, топливная эконо­мичность, управляемость, Поворачиваемость, маневренность, устойчивость, проходимость, плавность хода, Экологичность и безопасность обеспечивают движение автомобилей и определяют его закономерности.

Вместимость, прочность, долговечность, приспособленность к техническому обслуживанию и ремонту, погрузочно-разгрузочным работам, посадке и высадке пассажиров во многом опреде­ляют эффективность и удобство использования автомобиля.

Что же представляют собой эксплуатационные свойства авто­мобиля. Дадим определения этим свойствам.

тягово-скоростными называются свойства автомобиля, опреде­ляющие диапазоны изменения скоростей движения и максималь­ные ускорения разгона в различных дорожных условиях при рабо­те в тяговом режиме.

Тяговым называется режим движения автомобиля, при кото­ром от двигателя к ведущим колесам через трансмиссию подво­дятся мощность и крутящий момент, необходимые для движения.

Тормозными называются свойства автомобиля, определяющие максимальные замедления при торможении в различных дорож­ных условиях и обеспечивающие неподвижное удержание его от­носительно поверхности дороги.

Топливная экономичность — это свойство автомобиля, опреде­ляющее расходы топлива при выполнении транспортной работы.

Управляемостью называется свойство автомобиля изменять или сохранять параметры движения при воздействии водителя на ру­левое управление.

Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 805 ;

Источник

Adblock
detector