Индикаторная и эффективная мощности
Индикаторной мощностью Ni называют мощность, развиваемую газами внутри цилиндра двигателя. Единицами измерения мощности являются лошадиные силы (л. с.) или киловатты (квт); 1 л. с. = 0,7355 квт.
Для определения индикаторной мощности двигателя необходимо знать среднее индикаторное давление pi т. е. такое условное постоянное по величине давление, которое, действуя на поршень в течение только одного такта сгорание—расширение, могло бы совершить работу, равную работе газов в цилиндре за весь цикл.
Это давление pi можно подсчитать по полезной площади индикаторной диаграммы (на рис. 1 и 2 она заштрихована). Для карбюраторных двигателей величина рi составляет 8—12 кг/см2, а для дизельных — 7,5—10,5 кг/см2.
Если известно pi, то индикаторную мощность четырехтактного двигателя можно выразить следующей формулой:
где pi — среднее индикаторное давление, кг/см2;
Vл — сумма рабочих объемов всех цилиндров (литраж) двигателя дм3 или л;
n — число оборотов коленчатого вала в минуту.
Литраж двигателя определяется по формуле:
где π — постоянное число, равное 3,14;
D — диаметр поршня, дм;
S — ход поршня, дм;
i — число цилиндров двигателя.
Эффективной мощностью Ne называют мощность, получаемую на коленчатом валу двигателя. Она меньше индикаторной мощности Ni на величину мощности, затрачиваемой на трение в двигателе (трение поршней о стенки цилиндров, шеек коленчатого вала о подшипники и др.) и приведение в действие вспомогательных механизмов (газораспределительного механизма, вентилятора, водяного, масляного и топливного насосов, генератора и др.).
Для определения величины эффективной мощности двигателя можно воспользоваться приведенной выше формулой для индикаторной мощности, заменив в ней среднее индикаторное давление pi средним эффективным давлением ре (ре меньше pi на величину механических потерь в двигателе).
На практике эффективную мощность Nе определяют путем испытания двигателя на тормозных стендах (электрических или гидравлических), пользуясь следующей формулой:
где Ме — крутящий момент двигателя, кгм, равный произведению окружной силы на маховике на радиус маховика;
n — число оборотов коленчатого вала в минуту.
Эффективная мощность повышается с увеличением крутящего момента и числа оборотов коленчатого вала (до некоторого предела).
Эффективная мощность и крутящий момент тем больше, чем больше:
- литраж двигателя (т. е. диаметр и число цилиндров, длина хода поршня);
- наполнение цилиндров, которое повышается при усовершенствовании камер сгорания, уменьшении сопротивления впускной и выпускной систем, снижении подогрева горючей смеси, установке многокамерных карбюраторов и общем улучшении конструкции двигателя;
- степень сжатия, так как при ее повышении увеличивается скорость горения рабочей смеси, повышается температура и давление газов в начале такта сгорание — расширение, уменьшается количество тепла, уходящего с отработавшими газами и охлаждающей жидкостью.
Предельные значения степени сжатия ограничиваются свойствами применяемого топлива — октановым числом бензина.
Эффективная мощность изменяется с изменением угла опережения зажигания. Наивыгоднейшая величина этого угла зависит от числа оборотов коленчатого вала, нагрузки двигателя, сорта топлива и состава смеси.
Эффективная мощность тем больше, чем меньше потери на трение в двигателе и приведение в действие вспомогательных механизмов двигателя.
Литровой мощностью называют наибольшую эффективную мощность, получаемую с одного литра рабочего объема цилиндров двигателя.
Литровая мощность карбюраторных двигателей современных легковых автомобилей достигает 40—50 л. c. / л.
Одним из способов повышения, эффективной мощности двигателя без существенного увеличения его веса является наддув. Так, Ярославский моторный завод производит V-образные четырехтактные дизельные двигатели с турбонаддувом: 8-цилиндровые ЯМЗ-238Н (300—320 л. с.) и 12-цилиндровые ЯМЗ-240Н (500—520 л. с.).
Статья из книги «Устройство грузового автомобиля». Читайте также другие статьи из