Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лекция 11 Индикаторные параметры рабочего цикла

Лекция 11 Индикаторные параметры рабочего цикла. Влияние различных факторов на индикаторные показатели

Индикаторные параметры рабочего цикла. Влияние различных факторов на индикаторные показатели.

11.1 Общие сведения о индикаторных показателях

Индикаторными показателями называют показатели, характеризующие работу, совершаемые газами в цилиндрах двигателя. Эти показатели определяют эффективность использования рабочего объема двигателя и степень преобразования выделяемой теплоты в полезную работу внутри цилиндра.

К индикаторным показателям относятся: среднее индикаторное давление Pi, индикаторная мощность Nj, индикаторный к.п.д. удельный индикаторный расход топлива.

Изменение давления в течение всего рабочего цикла двигателя с искровым зажиганием и дизеля показано на расчетных индикаторных диаграммах (рис. 1l.l.и11.2.).

Площадь нескругленной диаграммы (aczвa) в определенном масштабе выражает теоретическую расчетную работу газов за один цикл двигателя. Эта работа, отнесенная к одному ходу поршня, является теоретическим средним индикаторным давлением Рi

Для бензинового двигателя (рис.11.1.), работающего по циклу с подводом теплоты при V const. теоретическое среднее индикаторное давление

(11.1)

Для дизеля, работающего по циклу со смешанным подводом теплоты (рис. 11.2.)

(11.2)

Среднее индикаторное давление Р; действительного цикла отличается от значения Р/ на величину, пропорциональную уменьшению расчетной диаграммы за счет округления в точках c z в.

Так как работа (и среднее индикаторное давление) действительных циклов на самом деле меньше, чем расчетных циклов, то с учетом коэффициента округления φ1 индикаторной диаграммы

С помощью индикаторной диаграммы можно найти среднее индикаторное давление, обозначив индикаторную работу через площадь Fi

Pi =

где: mp масштаб диаграммы по оси ординат; l — длина диаграммы по оси абсцисс.

11.2 Индикаторная мощность

Индикаторная мощность N, — это мощность, которая развивается газами внутри цилиндра.

Работа газов в цилиндрах двигателя за 1 мин. рассчитывается по формуле:

Li=piVh()i

где: п частота вращения коленчатого вала; τ — число тактов; i — число цилиндров. Тогда работа, совершаемая газами за 1 c, т.е. индикаторная мощность будет

Ni= (11.3.)

11.2. Индикаторный КПД

Индикаторный КПД ηj, — это отношение количества теплоты, преобразованной в индикаторную работу Qi. к общему количеству теплоты израсходованного топлива Q1.

ηj = QI / Q1=

где Gтц — цикловая подача топлива; Hи низшая теплота сгорания топлива.

Индикаторный КПД характеризует экономичность действительного цикла. Он всегда меньше термодинамического вследствие дополнительных потерь в действительном цикле, которые не учитываются при определении ηj.

К таким потерям относятся теплоотдача в стенки цилиндра, потери на неполноту и несвоевременность сгорания топлива, на диссоциацию (распад) продуктов сгорания.

Для оценки степени уменьшения использования теплоты в действительном цикле по сравнению с термодинамическим, используют относительный КПД η :

Другим показателем, который характеризует экономичность действительного цикла, является индикаторный удельный расход топлива gi:

где GT — часовой расход ‘топлива.

Удельный индикаторный расход топлива и индикаторный КПД связаны между собой отношением

Из уравнения 11.4. получим

Подставив это выражение в уравнение Pi Li Vh, получим

Выразив цикловую подачу топлива в зависимости от цикловой подачи воздуха и коэффициента избытка воздуха и подставив эти выражения в предыдущее уравнение, получим

Pi . (11.6.) На индикаторные показатели влияют следующие факторы:

1. Топливо. Изменение фракционного состава топлива в зависимости от способа смесеобразования приводит к ухудшению или улучшению индикаторных показателей

2. Состав смеси, для дизеля и карбюраторного двигателя состав смеси оказывает различное влияние (рис.11.3).

Рис 11.3. Зависимости индикаторного КПД дизеля (а) и двигателя с искровым зажиганием (б) от коэффициента избытка воздуха

У карбюраторного двигателя наибольшие значения индикаторного КПД достигаются при а равным 1,05-1,1. Когда имеет место полное и еще достаточно быстрое сгорание топлива. У дизелей вследствие недостатков внутреннего смесеобразования топливо полностью сгорает, если а равно 2,5-4, чему соответствует наибольшее значение η i. Уменьшение коэффициента избытка воздуха от указанных значений приводит к недогоранию, увеличению тепловых потерь в воздух, не участвующий в горении.

  1. Угол опережения зажигания. С увеличением угла опережения зажигания увеличивается максимальное давление сгорания, «жесткость» работа, потери теплоты (в окружающую среду). При позднем зажигании процесс сгорания смещается на процесс расширения, из-за чего падает давление и с ним индикаторная работа. Поэтому КПД снижает свои значения при любом отклонении угла опережения зажигания от оптимальною.
  2. Частота вращения коленчатого вала. Рост частоты вращения коленчатого вала приводит к увеличению индикаторного КПД, так как сокращается время цикла и суммарная теплоотдача в стенки цилиндра Однако, при некоторых максимальных значениях частоты вращения коленчатого вала η i. j падает, так как догорание топлива завершается на линии расширения (но индикаторной диаграмме).

5. Нагрузка. У карбюраторных двигателей наибольшие значения п> соответствуют средним нагрузкам при экономическом составе топлива (1,05

ДвигателиPi МПаη igi г/(кВт ч)Четырехтактные, с искровым зажиганием

Эффективные показатели двигателя

11араметры, характеризующие работу двигателя, отличаются от индикаторных наличием необходимых затрат полезной работы на преодоление различных механических сопротивлений (трение в кривошипно-шатунном механизме, приведение в действие вспомогательных механизмов и нагнетатели и др.) и на совершение процессов впуска и выпуска.

Механические потери.

Потери на преодоление различных сопротивлений оценивают величиной мощности механических потерь NM или величиной работы, соответствующей мощности механических потерь, отнесенной к единице рабочего объема цилиндра.

При проведении предварительных расчетов двигателей механические потери, характеризуемые средним давлением Рм, приближенно можно определить по линейным зависимостям от средней скорости поршня, которую выражают в виде эмпирической зависимости

Значения а, в зависят от типа, размеров, количества цилиндров и теплового состояния двигателя. Значения а и в из данного уравнения для автотракторных двигателей без наддува, приведены в таблице 12.1.

S/D пол учим мощность, снимаемую с коленчатого вала, т.е. эффективную мощность

Крутящий момент, или момент силы, действующий по шатуну на радиусе кривошипа коленчатого вала, можно представить как

12.3. Механический и эффективный КПД двигателя

Механический КПД двигателя ηм показывает совершенство конструкции двигателя и представляет собой отношение полезно-используемой работы к индикаторной работе:

. ηм = (12.4)

Таким образом, механический КПД определяет уменьшение мощности двигателя вследствие механических потерь.

ηM= (Pi — PM)/Pi = 1 —

ηM = 1 —

Эффективный КПД т]е двигателя показывает, какая часть теплоты от всей подведенной с топливом теплоты превращается в полезную работу:

Читать еще:  Двигатель j20a какой бензин заливать

ηe=

или после соответствующих преобразований

пе = (12.5)

где ge — удельный эффективный расход топлива.

12.4. Удельный эффективный расход топлива

Из уравнения коэффициента избытка воздуха получим часовой расход топлива:

Gч = Gв/(αl) = . (12.6)

Часовой расход топлива показывает только расход топлива по массе в единицу времени без учета вырабатываемой при этом эффективной работы. Поэтому, для оценки экономичности двигателя наряду с эффективным КПД используется удельный эффективный расход топлива, который показывает, какое количество топлива расходует двигатель для выработки единицы мощности:

где: GT, часовой расход топлива. Аналогично соотношению (12.7) удельный эффективный расход топлива может быть выражен как

12.5. Литровая мощность

Литровая мощность определяет эффективность использования рабочего объема цилиндра и показывает, какую мощность можно получить от одного литра рабочего объема данного двигателя, т.e. определяет степень форсированности двигателя

Nл= . (12.9)

Из уравнения (12.9) видно, что литровая мощность может быть увеличена при повышении среднего эффективного давления и частоты вращения коленчатого вала.

Двигатели, имеющие высокие значения Nj, называют форсированными.

В современных бензиновых и газовых двигателях частота вращения коленчатого вала достигает 6500 мин -1 и выше

Дизели грузовых автомобилей имеют поминальную частоту вращения не превышающую 2600 мин -1 , дизели легковых автомобилей 4500-5500 мин -1 .

Литровая мощность дизелей грузовых автомобилей 12-15 кВт/л, бензиновых двигателей 20-50 кВт/л, дизелей легковых автомобилей — до 20 кВт/л.

Переход на двухтактный цикл согласно уравнению (12. 9) предполагает увеличение литровой мощности в 2 раза. Однако, реально увеличится только в 1,5-1,7 раза, так как част рабочего объема в двухтактных дизелях используется на процессы газообмена, и существуют механические потери на привод нагнетателя.

Кроме того, из-за частой смены рабочего тела в двухтактных ДВС растет тепловая напряженность цилиндропоршневой группы. Это же является причиной ограничений в повышении литровой мощности за счет увеличения среднего эффективного давления.

В таблице 12.2. приведены эффективные показатели ДВС на номинальном режиме работы.

2.2.12.6. Значения эффективных показателей ДВС

Турбороторный двигатель внутреннего сгорания. Термодинамические и индикаторные показатели

Так как в турбороторном двигателе внутреннего сгорания (ТРДВС) реализуется тот же термодинамический цикл, что и в обычных четырехтактных поршневых двигателях внутреннего сгорания (ПДВС), то для расчета термодинамических и индикаторных показателей ТРДВС использована методика, разработанная для упомянутых ДВС и приведенная в статье «Двигатели внутреннего сгорания. Методика расчета термодинамических и индикаторных показателей».

Из полученных в ней формул следует, что для их расчета необходимо задать следующие исходные данные:

  • характеристики вводимого в рабочие камеры топлива ( H u , μ T );
  • характеристики воздуха, рабочего тела при сгорании топлива и его состава ( μ B , c v cp , c p cp , L o , α );
  • параметры впуска в рабочие камеры свежего заряда ( p k , T k , T a , γ , η v );
  • параметры рабочего цикла ( n 1 , n 2 , k q , k p );
  • конструктивные параметры ( ε , β ).

Характеристики вводимого в рабочие камеры топлива ( H u , μ T ) и воздуха ( μ B ) незначительно зависят от их состава потому их можно рассматривать как заданные постоянные величины.

Удельные теплоемкости рабочего тела при сгорании топлива ( c p и c v ) весьма существенно зависят от его температуры ( T ) и состава, определяемого коэффициентом избытка воздуха ( α ).

Их значения могут быть определены с помощью эмпирических зависимостей, приведенных в /1/:

– для бензина при 0,7 ≤ α ≤ 1,2 и 273 o К ≤ T ≤ 2600 o К

c p = (0,5186 – 0,0488 α )· T 0,148 кДж/(кг∙ o К);

c v = (0,2871 – 0,0242 α )· T 0,190 кДж/(кг∙ o К);

– для дизельного топлива при 1 ≤ α ≤ 2 и 273 o К ≤ T ≤ 2600 o К

c p = (0,3865 + 0,0350 α )· T 0,1751-0,0177· α кДж/(кг∙ o К);

c v = (0,2255 + 0,0120 α )· T 0,2180-0,0155· α кДж/(кг∙ o К).

Изменение c p и c v от температуры и коэффициента избытка воздуха для продуктов сгорания бензина и дизельного топлива в соответствии с указанными выше зависимостями может быть, вообще говоря, учтено при расчете индикаторных показателей ТРДВС.

В данной статье с целью упрощения расчетов значения средних удельных теплоемкостей c p cp и c v cp принимались постоянными, соответствующими средней температуре рабочего тела при сгорании топлива T cp ≈ 1800 o К для бензина и T cp ≈ 1500 o К для дизельного топлива.

Стехиометрическое количество воздуха ( L o ) зависит от типа и состава топлива, а коэффициент избытка воздуха ( α ) – от количества подаваемого в рабочие камеры топлива и воздуха в течение каждого рабочего цикла.

В данном случае L o принимается величиной постоянной для каждого типа топлива, а коэффициент избытка воздуха рассматривается в качестве параметра, регулирующего режим работы двигателя и изменяющегося в пределах, приведенных в /1/ и рекомендованных для каждого типа ПДВС.

Параметры впуска свежего заряда в рабочие камеры ( p k , T k , T a , γ , η v ) зависят от типа ТРДВС, параметров системы газообмена, степени сжатия, давления и температуры остаточных газов в рабочих камерах, степени подогрева свежего заряда во впускном канале и т.п.

В данной статье они принимаются без расчета на основании экспериментальных данных, приведенных в /1/ для ПДВС. При этом коэффициент наполнения рабочего объема ( η v ) для карбюраторного (бензинового) варианта ТРДВС рассматривается в качестве параметра регулирования режима работы двигателя, изменяющегося в заданных пределах, а для дизельного варианта принимается постоянным.

Процессы сжатия и расширения при осуществлении термодинамических циклов в рабочих камерах ТРДВС вследствие теплообмена между рабочим телом и стенками рабочих камер протекают по политропам с переменными показателями n 1 и n 2 . При этом средние значения показателей n 1 и n 2 оказываются меньше показателя адиабаты. Поскольку нет оснований считать, что указанные процессы в ТРДВС будут сильно отличаться от аналогичных процессов в ПДВС, то в соответствии с данными, приведенными в /1/, средние значения показателя политропы сжатия ( n 1 ) как для бензинового, так и для дизельного вариантов ТРДВС были приняты изменяющимися в пределах от 1,35 до 1,38, а средние значения показателя политропы расширения ( n 2 ) – от 1,23 до 1,30 для бензиновых и от 1,18 до 1,28 для дизельных ТРДВС. Потери теплоты в охлаждающую среду через стенки рабочих камер при этом могут составлять примерно (20-30)% как для бензинового, так и для дизельного вариантов ТРДВС.

С учетом отмеченного выше и с целью упрощения расчетов при проведении оценок средние значения показателей политроп сжатия и расширения, а также коэффициента потерь теплоты в стенки рабочих камер были приняты постоянными и одинаковыми как для бензиновых двигателей, так и для дизелей.

Читать еще:  Давление в дизельном двигателе 1kz

Значение коэффициента ( k q ) зависит от характера тепловыделения в процессе сгорания топлива, который определяется моментом воспламенения топлива, скоростью и длительностью его сгорания.

Так как в бензиновых ТРДВС сгорание заранее подготовленной смеси происходит практически мгновенно и при практически неизменном объеме, то для них значение коэффициента k q = 1.

В дизельных ТРДВС процесс сгорания топлива при малоизменяющемся (постоянном) объеме рабочих камер происходит лишь частично, вследствие чего для них k q ε ) приняты соответствующими значениям, характерным для современных бензиновых и дизельных двигателей и приведенным в /1/.

Значения перечисленных выше характеристик, принятых для проведения расчетов с учетом сделанных замечаний, представлены в Таблицах 1–3.

Таблица 1 содержит характеристики топлива, воздуха и рабочего тела, участвующего в осуществлении рабочих циклов в ТРДВС.

Параметры впуска свежего заряда приняты согласно Таблице 2.

При этом меньшие значения T a и γ , приведенные в Таблице 2, соответствуют максимальной степени сжатия ( ε ), а большие – минимальной степени сжатия рабочего тела.

Принятые для оценок характеристики рабочего цикла и конструктивные параметры представлены в Таблице 3.

Расчет термодинамических и индикаторных показателей ТРДВС проводился для различных значений степени сжатия ( ε ) и коэффициента β , характеризующего отношение степени полного расширения рабочего тела к степени его сжатия и зависящего от соотношения объёмов рабочих камер в полостях расширения и сжатия. Пределы их изменения соответствуют данным, приведенным в Таблице 3.

Порядок расчета индикаторных показателей и параметров цикла по упомянутой выше методике состоит в следующем.

Вначале по заданным значениям параметров впуска свежего заряда ( p k , T k , T a , γ , η v ) и коэффициента избытка воздуха ( α ) определяются давление в точке окончания впуска свежего заряда ( p a ), молярная масса рабочего тела ( μ рт ) и вспомогательные коэффициенты b 1 (α) и b 2 (α, η v , γ) по формулам

p a =p k · T a·ε – 1· (η v + γ),
T kε
(1)
μ рт =μ т · (α · L o · μ в + 1),
α · L o · μ т + 1
(2)

b 1 (α) = a 1 (α) – для бензиновых ТРДВС,

b 1 (α) = 1 – для дизельных ТРДВС,

b 2 (α, η v , γ) = 1 – для бензиновых ТРДВС,

b 2 (α, η v , γ) = a 2 (α, η v , γ) – для дизельных ТРДВС,

a 1 (α) = 1 +1,
α · L o · μ T
(3)
a 2 (α, η v , γ) = 1 +1·η v.
α · L o · μ тη v + γ
(4)

Далее рассчитываются количество теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в течение одного рабочего цикла, отнесенное к единице объема ( q тц ), степень повышения давления ( λ ) и степень предварительного расширения ( ρ ) рабочего тела:

q тц =k(α) · H u · p k·ε – 1· η v,
b 1 (α) · α · L o · R · T kε
(5)
λ =k q · (1 – k п ) · R· q тц + 1,
b 2 (α, η v , γ) · μ рт · p a · c v cp · ε n 1 -1
(6)
ρ =(1 – k q ) · (1 – k п ) · R· q тц + 1.
b 2 (α, η v , γ) · μ рт · p a · c p cp · ε n 1 -1 · λ
(7)

Температура и давление в точках окончания сжатия и достижения максимального давления определяются из соотношений:

T c = T a · ε n 1 -1 , p c = p a · ε n 1 ,

T z’ = T c · λ , p z’ = p c · λ ,

T z = T z’ · ρ , p z = p z’ .

Для определения индикаторного КПД ( η i ) и среднего индикаторного давления ( p i ) цикла используют следующие соотношения:

η i = k(α) ·p a · ε n 1 -1· B,
q тц
(9)
p i = p a ·ε n 1· B,
ε · β – 1
(10)
В = λ · (ρ – 1) +λ · ρ·(1 –(ρ)n 2 -1)1·(1 –1),
n 2 – 1β · εn 1 – 1ε n 1 -1
(11)

а для определения температуры ( T b ) и давления ( p b ) отработавших газов в момент их выпуска из рабочих камер – соотношения:

T b = T z ·(ρ)n 2 -1,p b = p z ·(ρ)n 2.
ε · βε · β
(12)

Результаты оценки основных термодинамических и индикаторных показателей карбюраторного (бензинового) и дизельного вариантов ТРДВС на номинальном режиме работы при α = (1,0…1,2) и η v = (0,8…0,9) в зависимости от степени сжатия рабочего тела ( ε ) и параметра β представлены в Таблицах 4 и 5 соответственно.

Список использованных источников

  1. Двигатели внутреннего сгорания. Книга 1. Теория рабочих процессов. В.Н. Луканин, К.А. Морозов, А.С. Хачиян и др. Под ред. В.Н. Луканина. — М., Высшая школа, 1995г.
  2. Двигатели внутреннего сгорания. Книга 2. Динамика и конструирование. В.Н. Луканин, И.В. Алексеев, М.Г. Шатров и др. Под ред. В.Н. Луканина. — М., Высшая школа, 1995г.

Индикаторная мощность

Индикаторная мощность Ni – это мощность, которая развивается газами внутри цилиндра.

Работа газов в цилиндрах двигателя за 1 мин рассчитывается по формуле

где n — частота вращения коленчатого вала;

τ — число тактов;

i — число цилиндров.

Тогда работа, совершаемая газами за 1 с, т. е. индикаторная мощность будет

(4.7)

Индикаторный КПД

Индикаторный КПД ηi — это отношение теплоты, преобразованной в индикаторную работу Qi: к общему количеству теплоты затраченного топлива Q1:

(4.8)

где Gтц — цикловая подача топлива;

Нu — низшая теплотворная способность топлива.

Индикаторный КПД характеризует экономичность действительного цикла. Он всегда меньше термодинамического вследствие дополнительных потерь в действительном цикле, которые не учитываются при определении ηt. К таким потерям относятся теплоотдача в стенки цилиндра, потери на неполноту и несвоевременность сгорания топлива, на диссоциацию (распад) продуктов сгорания.

Для оценки степени уменьшения использования теплоты в действительном цикле по сравнению с термодинамическим используют относительный КПД ηo:

Другим показателем, который характеризует экономичность действительного цикла, является индикаторный удельный расход топлива gi:

где GT — часовой расход топлива.

Удельный индикаторный расход топлива и индикаторный КПД связаны между собой отношением

(4.9)

Из уравнения (4.8) получим

Подставив это выражение в уравнение (4.2), получим

Выразив цикловую подачу топлива в зависимости от цикловой подачи воздуха и коэффициента избытка воздуха и подставив эти выражения в предыдущее уравнение, получим

(4.10)

На индикаторные показатели влияют следующие факторы:

1. Топливо. Изменение фракционного состава топлива в зависимости от способа смесеобразования приводит к ухудшению или улучшению индикаторных показателей.

Читать еще:  Шприц как паровой двигатель

2. Состав смеси. Для дизеля и карбюраторного двигателя состав смеси оказывает различное влияние (рис. 4.2).

Рис 4.2. Зависимости индикаторного КПД дизеля (а)
и двигателя с искровым зажиганием (б) от коэффициента избытка воздуха

У карбюраторного двигателя наибольшие значения индикаторного КПД достигаются при а, равным 1,05—1,1, когда имеет место полное и еще достаточно быстрое сгорание топлива. У дизелей вследствие недостатков внутреннего смесеобразования топливо полностью сгорает, если а равно 2,5—4, чему соответствует наибольшее значение ηi. Уменьшение коэффициента избытка воздуха от указанных значений приводит к недогоранию, увеличению тепловых потерь с воздухом, не участвующим в горении.

3. Угол опережения зажигания. С увеличением угла опережения зажигания увеличивается максимальное давление сгорания, «жесткость» работы, потери теплоты (в окружающую среду). При позднем зажигании процесс сгорания смещается на процесс расширения, из-за чего падает давление и с ним индикаторная работа. Поэтому КПД снижает свои значения при любом отклонении угла опережения зажигания от оптимального.

4. Частота вращения коленчатого вала. Рост частоты вращения коленчатого вала приводит к увеличению индикаторного КПД, так как сокращается время цикла и суммарная теплоотдача в стенки цилиндра. Однако при некоторых максимальных значениях частоты вращения коленчатого вала ηi падает, так как догорание топлива все более завершается на линии расширения (по индикаторной диаграмме).

5. Нагрузка. У карбюраторных двигателей наибольшие значения ηi соответствуют средним нагрузкам при экономическом составе топлива (1,05

Дата добавления: 2017-02-13 ; просмотров: 2723 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Open Library — открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

  • Главная

Категории

  • Астрономия
  • Биология
  • Биотехнологии
  • География
  • Государство
  • Демография
  • Журналистика и СМИ
  • История
  • Лингвистика
  • Литература
  • Маркетинг
  • Менеджмент
  • Механика
  • Науковедение
  • Образование
  • Охрана труда
  • Педагогика
  • Политика
  • Право
  • Психология
  • Социология
  • Физика
  • Химия
  • Экология
  • Электроника
  • Электротехника
  • Энергетика
  • Юриспруденция
  • Этика и деловое общение

Механика Индикаторные показатели работы двигателя

Показатели работы двигателя подразделяются на индикаторные (внутренние), характеризующие совершенство рабочего цикла в цилиндре и учитывающие только тепловые потери в самом цилиндре, и эффективные (внешние), учитывающие помимо тепловых и механические потери, которые имеются при передаче энергии расширения газов через поршень и кривошипно-шатунный механизм на коленчатый вал двигателя

К индикаторным показателям двигателя относятся среднее индикаторное давление рі индикаторная мощность Ni, индикаторный удельный расход топлива gi и индикаторный КПД ηi.

В результате осуществления цикла тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, с известной степенью совершенства (определяемой индикаторным КПД) превращается в полезную работу, развиваемую газами в цилиндре двигателя и называемую индикаторной работой цикла Li. При этом давление в цилиндре непрестанно меняется.

Для удобства ведения расчетов и сравнения разных двигателœей переменные по ходу поршня давления можно заменить постоянным (фиктивным) давлением, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ обеспечивает получение той же работы, что и цикл с переменным давлением. Это среднее постоянное давление принято называть средним индикаторным давлением pi. Следовательно, под средним индикаторным давлением подразумевается условное постоянное давление pi действующее на поршень на рабочем ходе и совершающее за один цикл работу, равную индикаторной работе замкнутого цикла. Графически среднее индикаторное давление представляет собой высоту прямоугольника, площадь которого раина площади индикаторной диаграммы, а основание – длинœе диаграммы (рис, 8.1).

Среднее индикаторное давление позволяет сравнивать любые циклы и двигатели любых типов по мощностным показателям независимо от способа осуществления рабочих процессов. Двигатели, в которых получаются большие срединœе индикаторные давления, будут развивать при прочих равных условиях (такт-ность, размеры и число цилиндров, частота вращения) большую мощность.

Рис. 8.1. К определœению среднего индикаторного давления

Среднее теоретическое индикаторное давление рi может быть выражено как отношение индикаторной работы цикла L’i к рабочему объему цилиндра Vs:

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, среднее индикаторное давление представляет собой удельную работу цикла, т. е. работу, приходящуюся на единицу рабочего объема цилиндра.

Из расчетной теоретической индикаторной диаграммы (рис. 8.1) найдем полезную индикаторную работу газов для смешанного цикла в виде алгебраической суммы индикаторных работ отдельных процессов:

где Lcy работа процесса подвода теплоты при V = const; из-за отсутствия изменения объема Lcy = 0; Lyz – работа процесса подвода теплоты при р = const; Lzb –работа процесса расширения при n2 = const; Lac – работа процесса сжатия при n1 = const.

В результате получим окончательное выражение для среднего теоретического индикаторного давления

Действительное среднее индикаторное давление для четырехтактных ДВС

где – коэффициент скругления индикаторной диаграммы, который представляет собой отношение площади действительной индикаторной диаграммы к площади теоретической индикаторной диаграммы. Для четырехтактных двигателœей ξ = 0,90. 0,96.

Скругление диаграммы у точки с на действительной индикаторной диаграмме объясняется опережением подачи топлива; у точек у и z – конечной скоростью сгорания топлива и, наконец, в конце хода расширения у точек b и а – предвареннем открытия выпускного клапана.

В двухтактных двигателях jбычно принимают, что хвостовая часть диаграммы полностью компенсирует потери на скругление. Тогда действительное среднее индикаторное давление двухтактных двигателœей, отнесенное к полному ходу поршня, может быть определœено как

Мощность двигателя, соответствующая индикаторной работе замкнутого цикла, принято называть индикаторной мощностью:

Индикаторная мощность многоцилиндрового двигателя:

К потерям относятся потери теплоты от неполноты сгорания топлива и в результате теплообмена рабочего тела со стенками рабочего цилиндра. Все тепловые потери в расчетном цикле реального двигателя учитываются индикаторным КПД, который является критерием совершенства использования теплоты, подведенной к рабочему телу с топливом.

Индикаторный КПД представляет собой отношение количества теплоты, преобразованной в индикаторную работу (работу, развиваемую газами в цилиндре реального двигателя), к количеству теплоты, подведенной для совершения этой работы:

;

;

;

где Gт – часовой расход топлива, кг/ч; Qн – низшая теплота сгорания, кДж/кᴦ.

Удельный индикаторный расход топлива, кг/(кВт·ч):

или

где – часовой расход топлива, кг/ч.

Читайте также

Показатели работы двигателя подразделяются на индикаторные (внутренние), характеризующие совершенство рабочего цикла в цилиндре и учитывающие только тепловые потери в самом цилиндре, и эффективные (внешние), учитывающие помимо тепловых и механические потери, которые. [читать подробенее]

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector