Что называется механическим коэффициентом полезного действия двигателя?
Отношение эффективной мощности Ne к индикаторной Ni называется механическим коэффициентом полезного действия:
ηм = Ne / Ni.
Механический КПД показывает, какая часть энергии, выделившейся в цилиндрах при сгорании топлива, расходуется на внутренние потери.
В каких пределах находится механический КПД?
Для карбюраторных двигателей механический КПД находится в пределах ηм = 0,70 — 0,85, для дизельных – ηм = 0,70 — 0,82.
Какое соотношение есть между эффективной мощностью, частотой вращения коленчатого вала и крутящим моментом двигателя?
Между эффективной мощностью Ne, частотой вращения коленчатого вала n и крутящим моментом Мкр существует такое соотношение:
Изменяется ли эффективная мощность и другие параметры двигателя?
Эффективная мощность двигателя, развиваемая им при работе, не остается постоянной, а изменяется в соответствии с изменением частоты вращения коленчатого вала. При увеличении частоты вращения мощность двигателя увеличивается до определенного предела, установленного для каждого двигателя. При дальнейшем увеличении частоты вращения коленчатого вала мощность двигателя уменьшается вследствие того, что цилиндры не успевают наполняться достаточным количеством горючей смеси или воздуха, а также из-за неполного сгорания топлива и увеличения потерь на трение в самом двигателе. Поэтому заводы-изготовители при указании максимальной мощности двигателя указывают частоту вращения коленчатого вала, которой она отвечает.
С изменением частоты вращения коленчатого вала двигателя, кроме мощности, соответственно изменяются крутящий момент Мкр и удельный эффективный расход топлива ge, определяемый по формуле:
где Gт – часовой расход топлива, кг/ч.
Для карбюраторных двигателей удельный эффективный расход топлива находится в пределах 300-325 г/кВт·ч, для дизельных – 217-238 г/кВт·ч. Зависимость всех этих показателей от частоты вращения коленчатого вала при работе двигателя с полной подачей топлива (дизельные) или при полностью открытой дроссельной заслонке (карбюраторные) показана в виде графика (рис.6), называемого внешней скоростной характеристикой двигателя.
Рис.6. Внешняя скоростная характеристика двигателя автомобиля ГАЗ-53А.
***Проверьте свои знания и ответьте на контрольные вопросы по теме «Мощность и экономичность поршневых двигателей внутреннего сгорания»
двигатель, механический коэффициент полезного действия двигателя
Индикаторная мощность, развиваемая тепловым двигателем, не может быть в полной мере реализована из-за потерь на преодоление трения и на привод вспомогательных механизмов, но, чтобы улучшить топливную экономичность двигателя, необходимо точно знать все эти потери. Для удобства их оценки введено понятие механического КПД ηm.
Механический КПДОтношение эффективной мощности двигателя к индикаторной.Наиболее значительная часть потерь вызвана трением в цилиндре, меньшая – трением в хорошо смазываемых подшипниках и приводом необходимого для работы двигателя оборудования. Потери, связанные с поступлением воздуха в двигатель (насосные потери), весьма важны, так как они возрастают пропорционально квадрату частоты вращения двигателя.
Потери мощности, необходимые для привода оборудования, обеспечивающего работу двигателя, включают мощность на привод механизма газораспределения, масляного, водяного и топливного насосов, вентилятора системы охлаждения. При воздушном охлаждении вентилятор подачи воздуха является неотъемлемым элементом двигателя при его испытаниях на стенде, в то время как у двигателей жидкостного охлаждения при проведении испытаний вентилятор и радиатор часто отсутствуют, а для охлаждения используют воду из внешнего контура охлаждения. Если потребляемую мощность вентилятора двигателя жидкостного охлаждения не учитывать, то это дает заметное завышение его экономических и мощностных показателей по сравнению с двигателем воздушного охлаждения.
Другие потери на привод оборудования связаны с генератором, пневмокомпрессором, гидронасосами, необходимыми для освещения, обеспечения работы приборов, тормозной системы, рулевого управления автомобиля. При испытании двигателя на тормозном стенде следует точно определить, что считать дополнительным оборудованием и как его нагружать, поскольку это необходимо для объективного сопоставления характеристик разных двигателей. В частности, это относится к системе охлаждения масла, которое при движении автомобиля охлаждается обдувом масляного поддона воздухом, отсутствующим при испытаниях на тормозном стенде. При испытании на стенде двигателя без вентилятора не воспроизводятся условия обдува трубопроводов воздухом, что вызывает повышение температур во впускной трубе и ведет к уменьшению величины коэффициента наполнения и мощности двигателя.
Размещение воздушного фильтра и величина сопротивления выпускного трубопровода должны соответствовать реальным условиям работы двигателя в автомобиле. Эти важные особенности необходимо учитывать при сопоставлении характеристик различных двигателей или одного двигателя, предназначенного для применения в различных условиях, например, в легковом или грузовом автомобиле, тракторе или для привода стационарного генератора, компрессора и т. д.
| Бензиновый ДВС, четырёхтактный | 0,75 – 0,90 |
| Дизельный ДВС, четырёхтактный | 0,70 – 0,85 |
| Двигатель типа Рикардо с гильзовым газораспределением | до 0,92 |
| Поршневой, бесшатунный ДВС | до 0,94 |
| Двигатель Ванкеля | до 0,92 |
| Роторно-лопастной двигатель (РЛД) | 0,65 – 0,95 |
| Примечание. Подробнее о механических потерях в бензиновом и дизельном двигателяхв статье "сравнение механических потерь в бензиновом и дизельном двигателе" | |
При уменьшении нагрузки двигателя его механический КПД ухудшается, так как абсолютная величина большинства потерь не зависит от нагрузки. Наглядным примером служит работа двигателя без нагрузки, т. е. на холостом ходу, когда механический КПД равен нулю и вся индикаторная мощность двигателя расходуется на преодоление его потерь. При нагрузке двигателя на 50% или менее удельный расход топлива по сравнению с полной нагрузкой значительно возрастает, и поэтому использовать для привода двигатель, имеющий большую, чем это требуется, мощность, совершенно неэкономично.
Механический КПД двигателя зависит от типа используемого масла. Применение в зимнее время масел повышенной вязкости приводит к росту расхода топлива. Мощность двигателя при больших высотах над уровнем моря падает вследствие уменьшения давления атмосферы, однако его потери практически не меняются, вследствие чего удельный расход топлива возрастает аналогично тому, как это имеет место при частичной нагрузке двигателя.
Стоит заметить, что высокий механический КПД не является гарантией высокогоэффективного КПД двигателя.
ldsto.ru
Изобретение относится к двигателестроению и предназначено для определения механического КПД двигателя внутреннего сгорания. С целью упрощения и повышения точности и производительности при работе двигателя фиксируют положение органа управления подачей топлива и отключают P циклов со сгоранием из общего числа циклов M. Замеряют при этом установившуюся частоту вращения. По отношению P/M числа отключенных циклов со сгоранием к общему числу циклов определяют численное значение механического КПД двигателя, работающего на замеренной установившейся частоте вращения со всеми включенными циклами со сгоранием при фиксированном положении органа управления подачей топлива. 1 ил.
СОЮЗ COBETCHHX
СОРИА ЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
1"ÎCÓÄAPÑTÂÅHHb}É НСЧ1 }ТЕТ
Г}0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4036773/25-06 (22) 17.03.86 (46) 23.06.90. Бюл, - 23 (71) Воронежский лесотехнический институт (72) А,Н.Филин, В.Н. Чертков и В.Е. Гондарь (53) 621.436.018.76(088.8) (56) Диагностика автотракторных двигателей/Под ред. Н.С. Ждановского.
Л.: Колос, 1977, с. 264. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО
КПД ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к двигателестроению и предназначено для определения механического КПД двигателя
Изобретение. относится к машиностроению, в частности двигателестроению, и предназначено для определения механического коэффициента полезного действия (КЩ) двигателя внутреннего сгорания.
Цель изобретения — упрощение и повышение точности и производительности способа, На чертеже приведена схема, иллюстрирующая предлагаемый способ, При произвольной начальной частоте вращения холостого хода двигателя (точка 1, в которой механический КПД равен нулю) отключаются P циклов со сгоранием из общего числа циклов m при. фиксированном положении органа управления подачей топлива. Частота вращения при этом изменится (точка 2, см. схему).
ÄÄSUÄÄ 1573355 А 1 ц ) G 01 L 3/26 С 01 М 15/00
2 внутреннего сгорания. С целью упрощения и повышения точности и производительности при работе двигателя фиксируют положение органа управления подачей топлива и отключают P циклов со сгоранием иэ общего числа циклов ш.
Замеряют при этом установившуюся частоту вращения. По отношению Р/ш числа отключенных циклов со сгоранием к общему числу циклов определяют численное значение механического КПД двигателя, работающего на замеренной установившейся частоте вращения со всеми включеннь,ми циклами со сгоранием при фиксированном положении органа управления подачей топлива. 1 ил.
На установившемся скоростном режиме производят замер частоты вращения двигателя. При этом механический КПД двигателя, работающего с отключением
P циклов о сгоранием при фиксированном положении органа управления подачей топлива, также равен нулю (точка 2).
Механический КПП двигателя íà установившейся (в данном случае замереной 1 частоте вращения при его работе со всеми включенными циклами. со сгоранием при фиксированном положении органа управления подачей топлива равен где N N . — соответственно условная м мощность механических по1573355 терь и индикаторная мощность двигателя, Известно, что при работе двигателя на холостом ходу вся развиваемая им индикаторная мощность расходуется
5 на механические потери. При работе двигателя на холостом ходу с P отключенными циклами со сгоранием из общего числа ш циклов (включенных и отключенных) его индикаторная мощность (2) где (m-p) — число включенных циклов со сгоранием, 15
Полагая, что условные мощности механических потерь при установившейся частоте вращения двигателя с отключенными и включенными циклами со сгоранием pBBHbI (вследствие тепловой инерции сопряженных деталей сохраняются условия работы, близкие к .условиям при постоянной подаче топпива в цилиндр), имеем
N =N, или N = — N.. .(3)25
М ВКл ОТКл m
Решая уравнения (1) и (3) получаем
m-Р
N. и, =1 — =! ——
30 м Ц ш ш
P а
Следовательно, на замеренной установившейся частоте вращения (точка 2) 3
Р отношение — является механическим ш
КПД двигателя, работающего со всеми включенными циклами со сгоранием при фиксированном положении органа управления подачей топлива (точка 3).
На практике целесообразно задавать
Р отношение — в диапазоне предполаш гаемого изменения механического KIIg двигателя при данном положении оргahа управления подачей топлива.
Способ позволяет уменьшить время испытаний, так как производят только замер установившейся частоты враще.ния. Он прост в осуществлении, не требует установления перед каждым измерением определенной, заданной частоты вращения двигателя и поэтому более производителен.
В результате отключения циклов со сгоранием в отдельных цилиндрах поочередно обеспечивается сохранение тепловой напряженности всех цилиндров, отсутствие резких изменений температур деталей цилиндропоршневой группы при включении и отключении циклов со сгоранием, что приближает работу двигателя к реальным условиям, снижая погрешность определения механического КПД.
Пример. Пусть четырехцигиндровый двигатель при произвольном начальном положении органа управления подачей топлива имеет начальную час-, тоту вращения холостого хода и об/мин (точка 1). Эта частота врак щения не замеряется, но для поясненения допустим, что п„=2000 об/мин, После отключения P циклов со сгоранием по заданному отношению Р/m, равному, например, 7/10, двигатель уменьшает частоту вращения и при фиксиро-. ванном положении органа управления подачей -топлива его установившаяся частота вращения холостого хода составляет и р1500 об/мин. Значит, при частоте вращения и =1500 o6/ìHí (точ3 ка 3) и фиксированном положении органа управления подачей топлива меХанический КПД двигателя равен Р/m=7/10=
=0,7, что подтверждается следующим.
На замеренной частоте вращения п =1500 об/мин при фиксированном по3 ложении органа управления подачей топлива и Р/ш=7/10 из каждых 10 циклов отключаются периодически 7 циклов и в цилиндрах периодически совершается (m-P)=3 цикла со сгоранием.
Следовательно, на замеренной частоте вращения холостого хода при. фиксированном положении органа управления подачей топлива и Р/ш=7/10 инди-. каторная мощность двигателя равна (m-Р) 3 — N -=(†)N и расходуется полш 1 10 ностью на механические потери, т.е .
N =3/10. ь = 5со
На этой же частоте вращения n. =
=-1500 об/мин при всех работающих ци- линдрах, т.е. при работе двигателя без отключения циклов со сгоранием и фиксированном положении органа управления подачей топлива, его индикаторная мощность составит N; а условная мощность механических потерь останется прежней, т.е. N =3/10-N,, так как частота вращения не изменяется и равна и =1500 об/мин. Тогда двигатель разовьет некоторую эффек1573355 6
3/10N..,Формула изобретения!
КПД б, Способ определения механического
КПД двигателя внутреннего сгорания заключающийся в том, что периодичес-, 5 ки отключают цилиндры на определенное число циклов через определенные,, заранее выбранные промежутки времени при безмоторных испытаниях двигателя на режиме холостого хода, замеряют частоты вращения и по результатам замера судят КПД, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения процесса определения, повышения точности и производительности, цилиндры отключают при фиксированном поло-. жении органа управления подачей топлива, замеряют установившуюся частоту вращения двигателя, а о величине механического КПД двигателя, работающего на замеренной установившейся частоте со всеми включенными цилиндрами, судят по отношению числа циклов с отключенными цилиндрами к общему числу циклов во всех цилиндрах. тивную мощность N =N -N =N— е м i
=7/10 N; и его механический дет равен — — =7/10=
Ne 7/10 N. ! и n -
=0,7=Р/m.
N 3/10 N;
=1- — =15îî
"з=
=0 7= —.
=1-3/10=
В рассмотренном примере механический КПД !1 =0,7 двигатель имеет на замеренной частоте вращения и =
=1500 об/мин и при развиваемой на 2р этой частоте без отключения циклов со сгоранием эффективной мощности, соответствующей фиксированному положению органа управления подачей топлива. 25
П !!!! П, сии !
Составитель В. Горбунов
Редактор С. Патрушева Техред М.Дидык Корректор О. Ципле
Заказ 1638 Тираж 473 Подписное
BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101
www.findpatent.ru
