Мощность, развиваемую газами внутри цилиндров двигателя, называют индикаторной, а мощность, получаемую на коленчатом валу двигателя, эффективной. Эффективная мощность меньше индикаторной на величину потери мощности на трение и приведение в действие кривошипно - шатунного механизма и механизма газораспределения, вентилятора, жидкостного, масляного и топливного насосов, генератора тока и других вспомогательных механизмов.
Эффективную мощность двигателя (кВт) определяют по формуле:
Nе = Mе * n / 9550
где Me - крутящий момент, определяемый при испытании двигателя на тормозной установке (электрической или гидравлической), Н ° м;
n - частота вращения коленчатого вала, определяемая по счетчику оборотов, мин-1 (см. рис. 2.7).
Крутящий момент и эффективная мощность тем больше, чем больше рабочий объем двигателя (диаметр и число цилиндров, ход поршня) и чем выше наполнение цилиндров горючей смесью (или воздухом) и степень сжатия.
Эффективная мощность дизеля зависит также от частоты вращения коленчатого вала, количества впрыскиваемого топлива и момента начала впрыскивания.
Мощность карбюраторного и газового двигателей также зависит от частоты вращения коленчатого вала, состава горючей смеси и момента искрового разряда между электродами свечи.
Механическим коэффициентом полезного действия (КПД) двигателя называют отношение эффективной мощности к индикаторной. Он тем больше, чем меньше потери на трение и на приведение в действие вспомогательных механизмов двигателя. Механический КПД достигает 0,70 - 0,90.
Литровая мощность (кВт/л) - отношение максимальной эффективной мощности двигателя к его рабочему объему(литражу)
Nл=Ne / iVh
Где i - число цилиндров,
Vh - рабочий объем одного цилиндра, л.
Повышают литровую мощность увеличением частоты вращения коленчатого вала и применением наддува.
Так как у дизеля в режиме максимальной мощности частота вращения коленчатого вала намного меньше, а состав смеси беднее, чем у карбюраторного или газового двигателя, то и литровая мощность его составляет не более 20 – 25 кВт/л, тогда как у бензиновых и газовых двигателей она достигает 20 - 50 кВт/л (большее значение - для легковых автомобилей). Объясняется это тем, что у дизеля больше масса поршня и других деталей кривошипно - шатунного механизма, совершающих возвратно - поступательное движение. Поэтому, чтобы предотвратить чрезмерное возрастание сил инерции этих деталей, частоту вращения коленчатого вала дизеля в режиме максимальной мощности ограничивают существенно меньшими значениями. Более бедные составы смесей, сжигаемых в дизелях, обусловлены малым временем, отводимым на процессы смесеобразования (порядка 0,002 - 0,004 с).
Удельный эффективный расход топлива (г/ кВт•ч) – количество топлива в граммах, расходуемого двигателем на получение в течение 1 ч эффективной мощности в 1 кВт:
ge = 1000*Gr / Ne
где ge - удельный эффективный расход топлива, г/(кВт•ч),
Gт - часовой расход топлива, к г/ч.
Таким образом, удельный эффективный расход топлива является показателем экономичности двигателя. В технической характеристике двигателя обычно указывают минимальный удельный расход топлива при работе двигателя по внешней скоростной характеристике, который составляет для дизелей 200 - 230 г/(кВт•ч), а для карбюраторных двигателей - 245 - 305 г/(кВт•ч).
Внешняя скоростная характеристика двигателя - графическая зависимость основных показателей его работы (мощности, крутящего момента, часового и удельного расходов топлива) от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива насосом дизеля или полном открытии дроссельной заслонки карбюратора (карбюратора-смесителя в газовом двигателе).
Эта характеристика получается экспериментальным путем при испытаниях новых двигателей (после их обкатки) на специальных тормозных установках и показывает наибольшие значения Me и Ne при каждой частоте вращения коленчатого вала и соответствующие им значения Gт и gе
На рис. 2.7 приведена внешняя скоростная характеристика дизеля КамАЗ-740, из которой следует, что его максимальная мощность равна 154,4 кВт при частоте вращения 2500 мин-1. Максимальный крутящий момент равен 637 Н * м при 1000 - 1800 мин-1 Минимальный удельный эффективный расход топлива составляет 224 г/(кВт•ч).
Контрольные вопросы:
1. Что такое рабочий цикл двигателя?
2. Что такое индикаторная диаграмма?
3. Краткая характеристика тактов карбюраторного двигатуля.
4. Краткая характеристика тактов дизельного двигателя.
5. Преимущества и недостатки двухтактных и четырехтактных двигателей.
6. Преимущества и недостатки дизельных и карбюраторных двигателей.
7. Способы повышения мощности ДВС.
8. Преимущества и недостатки турбоннаддува
9. Преимущества и недостатки приводных нагнетателей.
10. Преимущества и недостатки волновых обменников.
11. Преимущества и недостатки комбинированного наддува.
12. Что такое внешняя скоростная характеристика ДВС.
13. Как рассчитывается эффективная мощность двигателя?
14. Что называется механическим КПД двигателя?
15. Что такое «литровая мощность» двигателя?
16. Что такое минимальный удельный эффективный расход топлива?