Показатели, характеризующие работу двигателя

Под средним индикаторным давлением Pi понимают такое условное постоянное давление, которое действуя на поршень в течение одного рабочего хода, совершает работу, равную индикаторной работе газов в цилиндре за рабочий цикл.

Согласно определению, среднее индикаторное давление - отношение индикаторной работы газов за цикл Li к единице рабочего объема цилиндра Vh, т.е.

Pi=Li/Vh.

Индикаторной мощностью Ni называют работу, совершаемую газами в цилиндрах двигателя в единицу времени. Индикаторная работа (Дж), совершаемая газами в одном цилиндре за один рабочий цикл Li=Pi·Vh.

Так как число рабочих циклов, совершаемых двигателем в секунду, равно 2n/T, то индикаторная мощность (кВт) одного цилиндра

Ni=(2/T) ·Pi·Vh·n·10^-3,

где n - частота вращения коленчатого вала, 1/с,

T - тактность двигателя - число тактов за цикл,

Эффективной мощностью Ne называют мощность, снимаемую с коленчатого вала двигателя для получения полезной работы.

Эффективная мощность меньше индикаторной Ni на величину мощности механических потерь Nm, т.е. Ne=Ni-Nm.

Механические потери в двигателе оцениваются механическим КПД Nm, которое представляет собой отношение эффективной мощности к индикаторной, т.е.

Nm=Ne/Ni=(Ni-Nm) /Ni=1-Nm/Ni.

Для современных двигателей механический КПД составляет 0.72 - 0.9.

Зная величину механического КПД можно определить эффективную мощность

Ne= Nm·Ni.

Разность между средним индикаторным давлением Pi и средним давлением механических потерь Pm называют средним эффективным давлением Pe, т.е.

Pe=Pi-Pm.

Эффективная мощность двигателя Ne=(2/T)·Pe·Vh·n·i·10^-3, откуда среднее эффективное давление Pe=10³·Ne·T/(2Vh·ni) .

Относительное уменьшение индикаторной мощности Р_i за счёт мощности механических потерь Р_м оценивается механическое КПД, причём:

.

Эффективная топливная экономичность двигателя оценивается эффективным КПД η_е или удельным эффективным расходом топлива g_e.

Эффективным КПД называется отношение количества теплоты Q_е, преобразованной в эффективную работу W_e, ко всей подведённой теплоте Q_o, т.е.

.

После преобразований полученного выражения окончательно:

Выразив эффективную мощность, получим связь между всеми КПД двигателя:

,

где η_t, η_о, η_м – соответственно термодинамический, относительный и механический КПД двигателя.

Для оценки эффективности использования рабочего объёма цилиндра применяют литровую мощность Р_л (в кВт/л), представляющую собой отношение эффективной мощности Р_е к рабочему объёму V_л (в л.).

Это уравнение показывает, что литровая мощность, определяющая степень форсирования двигателя, может быть увеличения при повышении среднего эффективного давления Р_е, частоты вращения коленчатого вала.