Теоритические основы рабочего процесса ДВС

 

Эффективная мощность

Эффективная мощность Ne — это мощность на коленчатом валу двигателя, передаваемая трансмиссии. Эффективная мощность меньше индикаторной на величину мощности Nм, затрачиваемой на преодоление механических потерь:

 

Ne = Ni - Nм

 

По аналогии с индикаторной мощностью эффективную мощность (кВт) можно рассчитать по следующей  формуле:

 

Ne = реVhni/(30Τдв).

 

Механический КПД

Механический КПД nм — оценочный показатель механических потерь в двигателе:

 

nм = LeLi = ре/рi = Me/Mi = Ne/Ni.

 

При работе автомобильных  двигателей на номинальном режиме значение находится в следующих пределах: для четырехтактных карбюраторных  двигателей 0,7...0,85; для четырехтактных дизелей без наддува 0,7...0,82, с наддувом 0,8—0,9; для газовых двигателей 0,75...0,85; для двухтактных высокооборотных дизелей 0,7-0,85.

 

Эффективный удельный расход топлива

Эффективный удельный расход топлива ge при известных эффективной  мощности Ne и расходе топлива GT определяют по формуле:

 

ge = 103Gт/Ne

Единица измерения эффективного удельного расхода топлива: г/(кВт  • ч).

 

При работе двигателя  на жидком топливе связь между ge и nе следующая:

 

nе = 3,6 • 103/(geQн)

 

Для автомобильных двигателей, работающих на номинальном режиме, значения эффективного КПД находятся в следующих пределах: для карбюраторных двигателей 0,25...0,33; для дизелей 0,35—0,4. При этом значение эффективного удельного расхода топлива составляет: для карбюраторных двигателей 300...370 г/ (кВт • ч); для дизелей с неразделенными камерами сгорания 245...270 г/(кВт • ч).

 

4. Тепловой баланс двигателей

 

Тепловой баланс двигателя дает представление о распределении теплоты, выделяющейся при сгорании топлива. Тепловой баланс может быть составлен на основании данных испытаний двигателя или со значительными допущениями подсчитан аналитическим методом.

Уравнение теплового  баланса имеет следующий вид:

 

,

 

где: Q – количество теплоты, заключенное в сгоревшем топливе;

Q_Е – количество теплоты, эквивалентное эффективной работе двигателя;

 

Q_В – часть полных тепловых потерь, соответствующая количеству теплоты, отводимое системой охлаждения и смазки;

 

Q_Г – часть полных тепловых потерь, соответствующая количеству теплоты, отводимое с отработавшими газами;

 

Q_Н – часть полных тепловых потерь, обусловленная неполным или несовершенным сгоранием топлива в цилиндре двигателя;

 

Q_ОСТ – остаточный член теплового баланса, учитывающий количество теплоты, теряемое вследствие теплового излучения в окружающую среду, количество теплоты, соответствующее неиспользованной кинетической энергии отработавших газов, количество теплоты, соответствующее потерям на трение и на привод вспомогательных механизмов, а также другие неучтенные потери.

 

Тепловой баланс карбюраторного двигателя показан на рис. 3.1а, дизельного – на рис. 3.1б.

 

Количество теплоты, преобразованное  в эффективную работу у карбюраторного ДВС, составляет 23–30%, у дизельного ДВС – 36–38 %.

  

а) б)

Рис. 3.1. Тепловой баланс карбюраторного и дизельного двигателя

Остальная часть теплоты, выделяющаяся при сгорании топлива, поглощается различными тепловыми потерями.

Тепловой баланс в значительной мере зависит от конструктивных особенностей двигателя (тип, основные размеры, степень  сжатия, система охлаждения, смазки и др.), а также от ряда эксплуатационных факторов (условия окружающей среды, число оборотов, нагрузка и др.).