Факторы, влияющие на эффективную мощность двигателя

Факторы, влияющие на эффективную мощность двигателя

Дав­ле­ние ( Р ). Ве­личи­на дав­ле­ния в ци­лин­дре за­висит от ко­личес­тва топ­ли­ва, пол­но­ты и ско­рос­ти его сго­рания, сте­пени сжа­тия, раз­ме­ра за­зоров меж­ду ци­лин­дром и пор­шнем и др. Вмес­те с тем при по­выше­нии дав­ле­ния уве­личи­ва­ют­ся по­тери на тре­ние.

Ра­бочий объем (3,14 D ²/(4 S )). При его уве­личе­нии рас­тет мощ­ность, но уве­личи­ва­ют­ся га­барит­ные раз­ме­ры дви­гате­ля и по­тери на тре­ние.

Час­то­та вра­щения ( n ). Вли­яет на ко­личес­тво ра­бочих так­тов за 1 с. При ее уве­личе­нии мощ­ность рас­тет до оп­ре­делен­но­го пре­дела, но за­тем сни­жа­ет­ся. Это объяс­ня­ет­ся ухуд­ше­ни­ем ка­чес­тва сме­се­об­ра­зова­ния и на­пол­ня­емос­ти ци­лин­дров све­жим за­рядом воз­ду­ха (го­рючей сме­си). При больших обо­ротах уве­личи­ва­ют­ся по­тери на тре­ние и сок­ра­ща­ет­ся вре­мя для пол­но­го сго­рания топ­ли­ва.

Важ­но знать! При про­ек­ти­рова­нии ДВС с за­дан­ной мощ­ностью час­то­ту вра­щения вы­бира­ют в за­виси­мос­ти от наз­на­чения дви­гате­ля и тре­бова­ний к его га­барит­ным раз­ме­рам. Ес­ли раз­ме­ры не име­ют большо­го зна­чения, соз­да­ют ти­хоход­ный дви­гатель со ско­ростью дви­жения пор­шня до 10 м/с. Та­кой дви­гатель об­ла­да­ет большим ре­сур­сом. Ес­ли не­об­хо­дим не­большой дви­гатель, его де­ла­ют быс­тро­ход­ным. Ско­рость дви­жения пор­шня в нем — бо­лее 10 м/с.

У большинс­тва трак­торных дви­гате­лей час­то­та вра­щения ко­лен­ча­того ва­ла сос­тавля­ет 1800…2200 мин^-1 (обо­ротов в ми­нуту), а ско­рость дви­жения пор­шня — 5…10 м/с. Для ав­то­мобильных дви­гате­лей с ис­кро­вым за­жига­ни­ем час­то­та вра­щения на­ходит­ся в пре­делах 4000…6000 мин^-1 и, со­от­ветс­твен­но, ско­рость пор­шня — бо­лее 10 м/с.

Эф­фектив­ная мощ­ность. За­висит от ко­личес­тва так­тов ра­боче­го цик­ла, конс­трук­ции дви­гате­ля и ма­тери­алов, из ко­торых он из­го­тов­лен, ка­чес­тва топ­ли­ва и сма­зоч­ных ма­тери­алов, пра­вильнос­ти ре­гули­рова­ния ДВС, сос­то­яния дви­гате­ля и ре­жимов его экс­плу­ата­ции.

Показатели оценивания возможностей двигателя

Для оцен­ки воз­можнос­тей ДВС пользу­ют­ся по­каза­телем но­минальной (рас­четной) мощ­ности дви­гате­ля. Она оп­ре­деля­ет­ся за­водом-из­го­тови­телем.

Важ­но знать! Сле­ду­ет раз­ли­чать по­нятия но­минальной и мак­си­мальной мощ­ности.

От­но­шение эф­фектив­ной мощ­ности к ин­ди­катор­ной мощ­ности на­зыва­ют ме­хани­чес­ким ко­эф­фи­ци­ен­том по­лез­но­го действия. Этот по­каза­тель поз­во­ля­ет су­дить, ка­кая часть ин­ди­катор­ной мощ­ности идет на со­вер­ше­ние по­лез­ной ра­боты. Он за­висит от ка­чес­тва об­ра­бот­ки и сбор­ки де­талей дви­гате­ля, его из­но­са, ра­боты сис­те­мы сма­зыва­ния, час­то­ты вра­щения и дав­ле­ния га­зов. У дви­гате­лей с ис­кро­вым за­жига­ни­ем он в пре­делах 0,8…0,9. У ди­зелей ме­хани­чес­кий КПД = 0,7…0,8 (из-за уве­личе­ния по­терь на тре­ние).

Ес­ли раз­де­лить эф­фектив­ную мощ­ность на ин­ди­катор­ную мощ­ность, по­лучим по­каза­тель эф­фектив­ности ис­пользо­вания энер­гии топ­ли­ва — эф­фектив­ный ко­эф­фи­ци­ент по­лез­но­го действия. У ди­зелей он сос­тавля­ет 35…40%, у ДВС с ис­кро­вым за­жига­ни­ем — 25…30%.

Для срав­не­ния дви­гате­лей с точ­ки зре­ния ис­пользо­вания ра­боче­го объема пользу­ют­ся по­каза­телем объем­ной (лит­ро­вой) мощ­ности. Его ве­личи­ну мож­но вы­чис­лить, по­делив но­минальную мощ­ность на ра­бочий объем дви­гате­ля. Чем больше лит­ро­вая мощ­ность, тем меньше га­барит­ные раз­ме­ры дви­гате­ля. Для ди­зелей лит­ро­вая мощ­ность в пре­делах 13…23 кВт/л, у ДВС с ис­кро­вым за­жига­ни­ем — 50…120 кВт/л.

Топ­ливную эко­номич­ность дви­гате­лей оце­нива­ют удельным эф­фектив­ным рас­хо­дом топ­ли­ва. Его мож­но вы­чис­лить, раз­де­лив ча­совой рас­ход топ­ли­ва на эф­фектив­ную мощ­ность. Ес­ли дви­гатель ра­бота­ет с не­дог­рузкой, удельный рас­ход топ­ли­ва уве­личи­ва­ет­ся. У ди­зелей он сос­тавля­ет 200…260 г/(кВт×ч), у дви­гате­лей с ис­кро­вым за­жига­ни­ем — 250…330 г/(кВт×ч). В ре­зульта­те мож­но ска­зать, что ДВС с ком­прес­си­он­ным за­жига­ни­ем яв­ля­ют­ся на­ибо­лее эко­номич­ны­ми дви­гате­лями внут­ренне­го сго­рания.

Важ­нейший по­каза­тель воз­можнос­тей дви­гате­ля — кру­тящий ( вра­ща­ющий ) мо­мент. Кру­тящий мо­мент про­пор­ци­она­лен про­из­ве­дению си­лы, действу­ющей на пор­шень, на ве­личи­ну ры­чага кри­воши­па. Кру­тящий мо­мент в од­но­цилин­дро­вых дви­гате­лях но­сит пе­ремен­ный ха­рак­тер.

Что­бы пре­одо­левать крат­ковре­мен­ные уве­личе­ния наг­рузки, сов­ре­мен­ные дви­гате­ли име­ют за­пас кру­тяще­го мо­мен­та в пре­делах 20…50%.

Срав­не­ние дви­гате­лей поз­во­ля­ет сде­лать вы­вод о большей эф­фектив­ности и эко­номич­ности ди­зелей. Од­на­ко они име­ют большие га­барит­ные раз­ме­ры, чем дви­гате­ли с ис­кро­вым за­жига­ни­ем, и у них зат­руднен пуск.

Факторы, влияющие на эффективную мощность двигателя

Дав­ле­ние ( Р ). Ве­личи­на дав­ле­ния в ци­лин­дре за­висит от ко­личес­тва топ­ли­ва, пол­но­ты и ско­рос­ти его сго­рания, сте­пени сжа­тия, раз­ме­ра за­зоров меж­ду ци­лин­дром и пор­шнем и др. Вмес­те с тем при по­выше­нии дав­ле­ния уве­личи­ва­ют­ся по­тери на тре­ние.

Ра­бочий объем (3,14 D ²/(4 S )). При его уве­личе­нии рас­тет мощ­ность, но уве­личи­ва­ют­ся га­барит­ные раз­ме­ры дви­гате­ля и по­тери на тре­ние.

Час­то­та вра­щения ( n ). Вли­яет на ко­личес­тво ра­бочих так­тов за 1 с. При ее уве­личе­нии мощ­ность рас­тет до оп­ре­делен­но­го пре­дела, но за­тем сни­жа­ет­ся. Это объяс­ня­ет­ся ухуд­ше­ни­ем ка­чес­тва сме­се­об­ра­зова­ния и на­пол­ня­емос­ти ци­лин­дров све­жим за­рядом воз­ду­ха (го­рючей сме­си). При больших обо­ротах уве­личи­ва­ют­ся по­тери на тре­ние и сок­ра­ща­ет­ся вре­мя для пол­но­го сго­рания топ­ли­ва.

Важ­но знать! При про­ек­ти­рова­нии ДВС с за­дан­ной мощ­ностью час­то­ту вра­щения вы­бира­ют в за­виси­мос­ти от наз­на­чения дви­гате­ля и тре­бова­ний к его га­барит­ным раз­ме­рам. Ес­ли раз­ме­ры не име­ют большо­го зна­чения, соз­да­ют ти­хоход­ный дви­гатель со ско­ростью дви­жения пор­шня до 10 м/с. Та­кой дви­гатель об­ла­да­ет большим ре­сур­сом. Ес­ли не­об­хо­дим не­большой дви­гатель, его де­ла­ют быс­тро­ход­ным. Ско­рость дви­жения пор­шня в нем — бо­лее 10 м/с.

У большинс­тва трак­торных дви­гате­лей час­то­та вра­щения ко­лен­ча­того ва­ла сос­тавля­ет 1800…2200 мин^-1 (обо­ротов в ми­нуту), а ско­рость дви­жения пор­шня — 5…10 м/с. Для ав­то­мобильных дви­гате­лей с ис­кро­вым за­жига­ни­ем час­то­та вра­щения на­ходит­ся в пре­делах 4000…6000 мин^-1 и, со­от­ветс­твен­но, ско­рость пор­шня — бо­лее 10 м/с.

Эф­фектив­ная мощ­ность. За­висит от ко­личес­тва так­тов ра­боче­го цик­ла, конс­трук­ции дви­гате­ля и ма­тери­алов, из ко­торых он из­го­тов­лен, ка­чес­тва топ­ли­ва и сма­зоч­ных ма­тери­алов, пра­вильнос­ти ре­гули­рова­ния ДВС, сос­то­яния дви­гате­ля и ре­жимов его экс­плу­ата­ции.