Индикаторные и эффективные показатели поршневого двигателя.

Работа двигателя оценивается рядом индикатор­ных и эффективных показателей.

К индикаторным показателям относятся: ин­дикаторные работа, мощность, теоретическое и дей­ствительное средние давления.

Индикаторная работа L (рис.1) – измеряется в МДж, вычисляется по формуле:

L=m (F1-F2)

На индикаторной диаграмме показаны следующие характерные точки: a – конец основного впуска, a – закрытия впускного клапана, b – конец процесса расширения, b – начала открывания выпускного клапана,c – конец процесса сжатия, c – начало горения рабочей смеси, c – конец такта сжатия,r – конец процесса выпуска,z- точка, соответствующая максимальному давлению газов в цилиндре, zz – период медленного нарастания давления (соответствует сгоранию теоретического цикла при постоянном давлении), линия ac – процесс сжатия, линия zb – процесс расширения, линия br – процесс выпуска, линия cz – процесс сгорания,1,2,3,4 - площади округления индикаторной диаграммы.

Теоретическое среднее индикаторное давление p - это условное постоянное давление на поршень в течение одного рабочего цикла, которое совершает работу, равную индикаторной за весь цикл. Оно вычисляется по формуле (измеряется в МПа):

где, - рабочий объем цилиндра, и равно полезной площади индикаторной диаграммы (p – среднее давление при сжатии, p - среднее давление при сгорании и расширении).

Также справедлива формула:

где, n - показатель политропы при сжатии, n - при расширении, - степень сжатия.

Действительное среднее индикаторное давле­ние цикла p. несколько меньше, чем теоретичес­кое за счет наносных потерь при впуске и выпус­ке; площадь полезной индикаторной диаграммы меньше, чем площадь теоретической за счет скруглений (линия сжатия в линию сгорания, а линия расширения в линию выпуска переходят более плав­но, чем на теоретической диаграмме, действитель­ное максимальное давление несколько меньше те­оретического).

Действительное среднее индикаторное давление равно (измеряется в МПа):

где -давление в конце выпуска, - давление в конце впуска, - коэффициент полноты диаграммы (равен отношению площадей действительной и теоретической диаграмм, обычно равен 0,92-0,96)

У карбюраторных двигателей действительное среднее индикаторное давление (номинал 1,1-1,3 МПа)выше, чем у дизелей (номинал 0,9-1 МПа). В режиме холостого хода давление не превышает 0,05-0,1 МПа (для грузовых автомобилей больше, чем для легковых).

Индикаторная мощность -это полезная работа, совершенная газами в единицу времени в цилиндрах двигателя. Она вычисляется по следующей формуле (измеряется в Вт):

где произведение это индикаторная работа, которая совершается за один цикл в одном цилиндре -число рабочих ходов, -число ходов за один рабочий цикл (тактность двигателя), - частота вращения коленчатого вала в секунду, i – количество цилиндров в двигателе.

Если частота вращения коленчатого вала измеряется в об/мин, то мощность может быть выражена в кВт следующим образом:

(т.к. в четырехтактном одноцилиндровом двигателе, за 1 секунду происходит n/120 циклов).

К эффективным показателямотносятся эффективные мощность, крутящий момент, среднее давление, литровая мощность.

Эффективная мощность - мощность, получаемая на коленчатом валу двигателя, она вычисляется по формуле, кВт:

где - эффективный крутящий момент двигателя.

Эффективная мощность меньше, чем индикатор­ная, на величину являющуюся мощностью меха­нических потерь (наносные потери, трение в газорас­пределительном механизме, при приведении в дей­ствие жидкостного насоса, вентилятора и т. п.).

Эффективный крутящий момент Мс — это сум­марный момент сил, действующих на все шатун­ные шейки коленчатого вала. Он равен (измеряет­ся в Н • м):

Среднее эффективное давление ре — это услов­ное постоянное давление, которое при действии на поршень в течение такта расширения совершает ра­боту, равную по величине эффективной работе цик­ла. Оно может быть вычислено из выражений (из­меряется в кВт):

Отношение эффективной мощности к индика­торной называется механическим КПД двигателя, то есть т] = Nc/N.. В карбюраторах он равен 0,7— 0,85, в дизелях о', 73-0,87.

Литровая мощность 1Чл (измеряется в кВт/л) — это максимальная мощность двигателя, приходящая­ся на единицу рабочего объема цилиндра N^NjV^ Для карбюраторов она равна 18—40 кВт/л (у лег­ковых автомобилей больше, чем у грузовых), для дизелей 15—25 кВт.