Ефективні показники робочого циклу

Частина індикаторної потужності двигуна витрачається на подолання тертя в зв'язаних вузлах двигуна і на привід допоміжних механізмів. Тому потужність, що розвивається на валу двигуна і віддається силовій передачі машини, завжди менше індикаторною. Ця потужність називається ефективною потужністю двигуна:

,

де Ne – ефективна потужність в кВт;

NM – потужність, що витрачається на подолання тертя в зв'язаних вузлах двигуна і на привід допоміжних механізмів.

Середнім ефективним тиском Pe називають умовно постійний тиск, при якому робота газів, вироблена в циліндрах двигуна за один хід поршня, дорівнює ефективній роботі за цикл.

Якщо складові втрат виразити через середній тиск тертя, рівний роботі тертя, віднесеній до 1м3 робочого об'єму циліндра, то

,

де Pe – середній ефективний тиск Мпа;

PM – середній тиск тертя, Мпа.

Між середнім тиском тертя і числом обертів двигуна, на підставі досвідчених даних, встановлені наступні співвідношення:

для карбюраторних ДВЗ

де n – частота обертання двигуна, про./мин;

для дизельних ДВЗ

Ефективна потужність і середній ефективний тиск зв'язані між собою наступною залежністю:

.

Відношення ефективної потужності до індикаторної потужності називається механічним ККД двигуна.

.

Замінивши Ne і Pe, отримаємо:

; .

Механічний ККД оцінює витрати на подолання тертя в зв'язаних вузлах двигуна і на привід допоміжних механізмів. До цих витрат відносяться втрати на тертя: поршня об стінки циліндра, в підшипниках колінчастого і кулачкового валів, деталей розподілу, а також втрати на привід вентилятора, масляного і водяного насосів, генератора, магнето, переривник-розподільник, компресора, нагнітача і так далі

Механічний ККД залежить від конструктивних параметрів двигуна, матеріалу і якості обробки деталей, якості масла і змащувальної системи, температурного режиму, числа обертів і навантаження двигуна, числа і конструкції допоміжних механізмів і ряду інших чинників. Механічний ККД тим вище, чим менше тиску, передавані через зв'язані вузли, досконало система мастила і вище якість масла, краще матеріали і якість обробки деталей, менше витрат на привід допоміжних механізмів.

Із збільшенням числа обертів і пониженням навантаження механічний ККД зменшується.

Ефективний ККД є показником, що характеризує економічність двигуна. Ефективним ККД називається відношення ефективної роботи, вираженої в одиницях теплоти, до розрахункової теплоти згорання палива, витраченого на отримання цієї роботи.

.

Якщо врахувати, що

,

отримаємо:

або

.

Якщо індикаторний ККД враховує тільки теплові втрати, то ефективний ККД враховує і теплові і механічні втрати. Для підвищення ефективного ККД необхідно підвищувати як індикаторний, так і механічний ККД. Підвищення індикаторного ККД може бути досягнуте вдосконаленням робочого циклу двигуна, а поліпшення механічного ККД – пониженням механічних втрат.

Ефективний ККД для одного і того ж двигуна не залишається постійним величиною. Він змінюється залежно від режиму роботи, складу суміші, технічного стану двигуна і інших чинників.

Ефективний ККД при повному навантаженні знаходиться в наступних межах:

карбюраторні двигуни......... 0.22–0.28;

дизельні двигуни............ 0.26–0.38.

Питома ефективна витрата палива ge є другим показником економічності роботи двигуна. Він визначається по формулі:

.

Зв'язок між обома показниками економічності роботи двигунів?e і ge встановлюється формулою:

або

.

З цих виразів виходить, що питома витрата палива тим менше, чим вище ефективний ККД і теплотворна здатність палива.

Зв'язок між?i, gi і ge можна визначити, використовуючи вираз

.

Тоді

або

Питома витрата палива в карбюраторних двигунах знаходиться в межах 280–330 г/кВт · ч, в дизельних двигунах 210–260 г/кВт · ч.

Годинну витрату палива можна визначити по формулі:

.