§ 9. Показатели, характеризующие эффективную работу двигателя

При работе двигателя часть индикаторной мощности затрачивает- ся на преодоление сопротивления трения движущихся деталей и при- ведение в действие вспомогательных устройств двигателя — масляного и водяного насосов, вентилятора, генератора, топливного насоса и др. Мощность, равноценная этим потерям, называется мощностью тре- ния N_r.

Мощность (кВт) двигателя, отдаваемая рабочей машине или сило- вой передаче, называется эффективной мощностью N_e:

N_e = N_t-N*. (16)

Эффективную мощность определяют обычно опытным путем, испы- тывая двигатель на тормозном стенде.

Значения усилия р_т, расходуемого на преодоление сопротивления трения и привод вспомогательных механизмов, можно представить в ви- де части среднего индикаторного давления. Если из среднего индика- торного давления вычесть р_т, то оставшаяся часть среднего индикатор- ного давления, так называемое среднее эффективное давление р_е (МПа), будет создавать эффективную мощность двигателя:

Ре ⁼ Pi Pf (17)

Значение р_е двигателей без наддува находятся в таких пределах:

Р_е МПа

четырехтактные карбюраторные двигатели 0,6-^1,10

четырехтактные дизели 0,5-И),85

двухтактные дизели 0,4-^0,75

У двигателей, работающих с наддувом, давление р_е выше. Например, у дизеля СМД-14 без наддува ре^0,63 МПа, а при наддуве (p_(i = =0,13 МПа) р_е=0,76 МПа.

Отношение эффективной мощности двигателя к его индикаторной мощности называется механическим коэффициентом полезного дейст- вия:

= О»)

Nt

Если в формулы (12) и (13) вместо среднего индикаторного давле- ния pi подставить среднее эффективное давление р_е, то можно опреде- лить эффективную мощность двигателей (кВт):

четырехтактных

N^ZalsJi (19)

120

двухтактных

_{N e} = £tZ£f. (19а)

^е 60 '

Из формул (19) и (19 а) можно определить среднее эффективное давление (МПа):

для четырехтактных двигателей

(20)

для двухтактных двигателей

л-ТТ- <И>

к л л

Подставив в выражение (18), согласно формулам (12) и (19), мощ- ности Ni и N_e, получим следующее соотношение:

Лм = — ■ (22)

Pi

На значение механического к. п. д. оказывают влияние тип двига- теля, система смазки, качество смазки и обработки трущихся поверх- ностей, частота вращения коленчатого вала и нагрузка двигателя. В ди- зелях из-за больших давлений потери на трение увеличиваются и, сле- довательно, механический к. п. д. снижается. С повышением частоты

вращения механический к. п. д. уменьшается. В условиях эксплуата- ции механический к. п. д. становится меньше с уменьшением нагрузки, так как механические потери при этом почти не изменяются. Значения механического к. п. д. при работе на номинальной мощности N_eH в за- висимости от типа двигателя находятся в следующих пределах:

1м

четырехтактные карбюраторные и газовые двигатели .... 0,75-5-0,85

четырехтактные дизели 0,73ч-0,85

двухтактные дизели 0,70-1-0,75

Степень использования теплоты в двигателе с учетом всех потерь (тепловых и механических) оценивается эффективным к. п. д. Эффек- тивным коэффициентом полезного действия называется отношение теп- лоты Q_e, эквивалентной полезной работе на валу двигателя, к расчет- ной теплоте Q_T сгорания топлива, затраченного на получение этой ра- боты:

(23)

Чт

или

Пе = Лм, (24)

то есть эффективный к. п. д. равен произведению индикаторного и ме- ханического к. п. д.

Эффективный к. п. д. одного и того же двигателя изменяется в за- висимости от режима работы, состава смеси, технического состояния двигателя н других факторов.

При работе на номинальном режиме значение эффективного к. п. д. автотракторных карбюраторных двигателей составляет 0,24-4-0,28, а ди- зелей — 0,32-г-0,40.

Для сравнения экономичности различных двигателей пользуются показателем, называемым эффективным удельным расходом топлива. Эффективный удельный расход топлива g_e (г/кВт-ч) —это масса топ- лива, расходуемая в 1 ч на единицу эффективной мощности:

3600 G_T

⁽²⁵⁾

Номинальное значение g_e современных карбюраторных двигателей находится в пределах ЗОО-г-ЗЗО г/кВт-ч, а у дизелей — 230-Г-270 г/кВт-ч. Экономичность — основное преимущество дизелей.

Эффективный к. п. д. и эффективный удельный расход топлива ха- рактеризуют экономичность двигателя.