Эффективные показатели
Эффективная мощность — это полезная мощность, снимаемая с маховика двигателя Nв. Она меньше индикаторной мощности на величину мощности механических потерь Nм, затрачиваемой на преодоление трения в двигателе, на привод вспомогательных механизмов (насосов, генератора, вентилятора, компрессора и др.), а также для компенсации насосных потерь, возникающих при всасывании и выпуске:
По аналогии с индикаторной мощностью можно записать формулы для определения: эффективной мощности Nе
мощности механических потерь Nм
где ре — среднее эффективное давление, МПа; рм — среднее давление механических потерь, МПа.
Среднее эффективное давление представляет собой условное постоянное давление газов в цилиндре, при котором работа, произведенная газами в цилиндре двигателя за один ход поршня, равняется эффективной работе цикла.
По аналогии выражения для эффективной мощности (5.10) представим среднее эффективное давление как разность среднего индикаторного и среднего эффективного давлений:
При полной нагрузке среднее эффективное давление (МПа) находится в следующих пределах: карбюраторные двигатели — 0,75...1,00; дизельные без наддува — 0,67...0,80; дизельные с наддувом — 1,00...1,50; газовые — 0,50...0,80.
Механический КПД — есть отношение эффективной мощности к индикаторной:
Следовательно, механический КПД учитывает все механические потери в двигателе, возникающие в процессе передачи энергии от газов в цилиндре к маховику. На механический КПД влияют: материал и качество механической обработки деталей, свойство моторного масла, давление в цилиндре, тепловой режим работы, частота вращения коленчатого вала, нагрузка двигателя и суммарные потери на привод вспомогательных механизмов. На основании формулы (5.10), (5.12) и (5.13) механический КПД можно определить по следующим зависимостям:
При уменьшении нагрузки, а следовательно, и давления pi и при n = const значения ηм снижается и на холостом ходу, когда pi = рм, ηм = 0. При максимальной мощности четырехтактного двигателя значение механического КПД находится в следующих пределах: карбюраторные двигатели — 0,75...0,85; дизельные — 0,70...0,80; газовые — 0,75...0,85.
Эффективный КПД — показатель, оценивающий использование тепловой энергии, подведенной в цилиндры двигателя с учетом общих тепловых и механических потерь. Эффективный КПД обычно определяется отношением эффективной работы, выраженной в единицах теплоты, к теплу, которое могло бы выделиться при полном сгорании топлива:
Эффективный КПД можно представить произведением индикаторного ηi и механического ηм КПД:
Повышение эффективного КПД достигается совершенствованием организации рабочих процессов цикла и снижением механических потерь. Эффективный КПД зависит от скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя, состава смеси, технического состояния двигателя и других факторов. При полных нагрузках значение ηe находится в следующих пределах: карбюраторные двигатели — 0,25...0,30; дизельные — 0,35...0,45; газовые — 0,25...0,30.
Удельный эффективный расход топлива ge характеризует топливную экономичность двигателя в целом и определяется отношением:
Существует связь удельного эффективного расхода топлива, г/(кВт ч), с эффективным КПД:
Удельный расход топлива в основном определяется скоростным и нагрузочным режимами работы двигателя. Минимальный удельный эффективный расход топлива достигается при работе двигателя с полной нагрузкой при средней частоте вращения коленчатого вала и составляет (г/кВт*ч): карбюраторные двигатели — 290...335; дизельные — 195...230.
Снижение нагрузки на двигатель при постоянной скорости вращения коленчатого вала сопровождается резким возрастанием, особенно у карбюраторного двигателя, удельного эффективного расхода топлива. Особенности смесеобразования и работы топливоподающей аппаратуры дизеля положительно влияют на удельный расход топлива при снижении нагрузки на двигатель.