Індикаторні параметри робочого циклу

 

Робочий цикл (1.22) характеризується індикаторними показниками. Ці показники

стосуються процесів, що відбуваються усередині циліндра двигуна, та характеризують

досконалість циклу за тепловикористанням.

Для кількісної оцінки ефективності робочих циклів ДВЗ введені такі характеристики, як:

- середнійіндикаторнийтиск (4.1);

- індикаторнапотужність (4.2);

- індикаторнийККД (4.3);

- індикаторнапитомавитратапалива (4.4).

Графічно середній індикаторний тиск p_i, МПа (рис. 4.1) – різниця площини під кривою z-

b (роботи розширення) та площини під кривою а-с (роботи стиску суміші).

Для двигунів, що працюють за циклом із підведенням теплоти при V=const, теоретичний

середній індикаторний тиск pi` визначається за виразом:

 

 

'

 

p

 

 

⋅

 

⎡

 

λ

 

⋅ ⎜⎛ −₁

 

 

⎞

 

 

⎞⎤

⋅ ⎛ −⎜1¹.

p

i

= −

ε^c

⎢

1 ⎣ n

−

1 ⎝

ε n₂−1

⎟⎠ −_n1 −

1 ⎝

ε n₁−1

⎟⎥

⎠⎦

 

Для дизельних двигунів (зі змішаним підведенням теплоти):

 

p ⎡ λ ⋅ ρ

 

 

⎤

⋅

⋅ ⎛ −₁

⎞

⋅ ⎜⎛ −₁

⎞

(ρ

1)⎥.

p

'

i

= ε −^c

⎢

1 ⎣ n

−

⎜

1 ⎝

δ n₂−1

⎟⎠ −_n1 −

1 ⎝

ε n₁−1

⎟ + λ ⋅ −

⎠

⎦

 

Середній індикаторний тиск pi дійсного циклу менше теоретичного pi` за рахунок

«скруглення» діаграми поблизу точок c, z, b. Зменшення середнього теоретичного індикаторного

 

 

тиску унаслідок відхилень реальних процесів від теоретичних кількісно виражається

коефіцієнтом повноти діаграми ϕі і середнім тиском насосних втрат Δp_i.

 

 

Рисунок 4.1. Індикаторна діаграма ДВЗ з примусовим запалюванням (а) та дизельного (б)

 

 

Характерні чисельні значення коефіцієнта повноти діаграми:

- для карбюраторних двигунів

- для бензинових з електронним впорскуванням

- для дизелів

 

Середній тиск насосних втрат визначається як:

 

Δp_i = p_r - p_a.

ϕі = 0,94ч0,97;

ϕі = 0,95ч0,98;

ϕі = 0,92ч0,95.

 

Для 4-тактних двигунів без наддуву (1.17) величина Δp_iпозитивна. У двигунах з наддувом

(1.16) від приводного відцентрового нагнітача при p_a > p_rвеличина Δp_iнегативна. При

газотурбінному наддуві Δp_iможе мати будь-який знак.

Втрати на газообмін враховуються у роботі на механічні втрати. Тому середній

індикаторний тиск pi обчислюється тільки з урахуванням коефіцієнта повноти діаграми:

 

p_i = ϕі ^·p_i`.

 

Індикаторну потужність двигуна Nі, кВт, визначають за формулою:

 

p ⋅V_h⋅ ⋅

i n

N

i

=

i

30 ⋅τ

,

 

 

де τ – число тактів (1.23) двигуна;

i – число циліндрів.

 

Індикаторний ККД ηі. Цей параметр кількісно визначає ступінь використання теплоти

палива для одержання корисної роботи усередині циліндрів двигуна:

 

 

η =

 

L

i

 

 

,

i_HU

де L_i – теплота, що еквівалентна індикаторній роботі, МДж/кг.

 

Для автотракторних двигунів, що працюють на рідкому паливі:

 

 

η

 

p l

 

⋅ ⋅α

=

i_H

i

ρ η

⋅ ⋅

,

 

де ρа – густина заряду на впуску, кг/м³:

U а v

 

⋅106

ρ =

к

p₀( )

а

R ⋅

к

T₀( )

,

 

де R – газова стала повітря, Дж/(кг·К), R = 287 Дж/(кг·К).

 

Для газових двигунів:

 

⋅

 

−6

 

⋅ M

 

⋅ p

η

i

=

371 10

⋅

1 ⋅T₀( )

⋅η

к i

.

Q р

 

Для газодизелів:

 

 

⋅

U

 

−6

к v

0( )

 

 

⋅ M

 

 

⋅ p

η

i

=

⎛

371 10

+^Hg

1 ⋅ T₀( )

⎞

к i

η

.

⎜Q

U

U ⋅

T

⎟ ⋅

⋅

к v

р₀( )

⎝

22,4

⎠

 

Для бензинових і дизельних двигунів обчислюють індикаторну питому витрату палива

g_i, г/(кВт·год):

 

g_i= ⋅

 

3600_.

H

η_iU

Для газових двигунів визначають індикаторну питому витрату палива v_i, м³/(кВт·год), і

питому витрату теплоти qi, МДж/(кВт·год):

 

ν =

 

3,6_,

i

⋅ Q

η_iU

 

q_i = ν_i · Q_U.

 

 

Для газодизелів визначають індикаторну питому витрату газового палива v_i,

м³/(кВт·год), індикаторну питому витрату рідкого палива g_iД_,г/(кВт·год), і загальну

індикаторну питому витрату теплоти qi, МДж/(кВт·год):

 

ν =

 

3,6 ⋅ (1 − q)_,

i

⋅ Q

η_iU

⋅ q

g_iД = η

3600_,

⋅

H

i U

q_i=³η^,6_.

i

Значення індикаторних показників двигунів зазначені в таблиці 4.1.

 

 

Таблиця 4.1 – Індикаторні показники двигуна

Тип ДВЗ

Бензинові:

- карбюраторні

- із електронним

впорскуванням

Дизельні:

- без наддуву

- з наддувом

Газодизельні:

- без наддуву

- з наддувом

Середній

індикаторний тиск

 

 

pi = 0,6ч1,6 МПа

 

p_i= 0,7ч1,1 МПа

pi ≤ 2,2 МПа

 

p_i= 0,75ч1,1 МПа

pi ≤ 2,2 МПа

Індикаторний

ККД

 

η_i= 0,3ч0,4

 

η_i= 0,35ч0,45

 

η_i= 0,4ч0,5

 

 

η_i= 0,4ч0,5

Індикаторна питома витрата

палива (теплоти)

 

g_i= 210ч275 г/(кВт·год)

 

g_i= 180ч230 г/(кВт·год)

 

g_i= 170ч210 г/(кВт·год)

 

 

q_i= 7ч9 МДж/(кВт·год)

qi = 6,8ч8,5 МДж/(кВт·год)

Газові

p_i= 0,6ч0,9 МПа

η_i= 0,28ч0,35 q_i= 10,5ч13,5 МДж/(кВт·год)