Эффективные показатели работы двигателя определение
Определение эффективных показателей работы двигателя
Определение эффективных показателей работы двигателя — раздел Философия, Сравнение альтернативных видов топлив. Обзор существующих систем питания двигателей альтернативными видами топлива Среднее Эффективное Давление (В Кпа) Определяется По Формуле .
Среднее эффективное давление (в кПа) определяется по формуле /3/:
где Рм — механические потери мощности (в кПа) определяется по формуле /3/:
где Сm — средняя скорость поршня (в м/с) определяется по формуле /3/:
, (3.41)
Подставив получим: 
м/с.
Подставив получим: 
кПа.
Предварительно определяем среднее эффективное давление (в кПа):
Определяем эффективных коэффициент полезного действия:
где hм — механический коэффициент полезного действия по формуле /3/.
, (3.43)
Подставив получим: 
.
Подставив получим: hс=0,472·0,807=0,38.
Эффективный удельный расход топлива (в кг/кВт·ч) определяется по формуле /3/:
, (3.44)
(кг/кВт·ч).
3.5 Физический смысл величин Ре, hе, ge
Среднее эффективное давление Ре — это значение условного постоянного давления в цилиндре двигателя, при котором совершается работа равная эффективной работе цикла. Это мера удельной работы (в кПа ), характеризующая полезную работу, получаемую с единицы рабочего объёма цилиндра.
Эффективных коэффициент полезного действия hе показывает какая часть теплоты подведенная за цикл расходуется на совершение эффективной работы.
Эффективный удельный расход топлива ge указывает на количество топлива израсходованного на получение единицы работы.
Эта тема принадлежит разделу:
Сравнение альтернативных видов топлив. Обзор существующих систем питания двигателей альтернативными видами топлива
Оглавление.. стр введение обоснование выбора..
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Определение эффективных показателей работы двигателя
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Все темы данного раздела:
Сравнение альтернативных видов топлив
Использование автомобильного транспорта в жизнедеятельности человека стало неотъемлемой частью общественного развития. Однако моторизация общества выдвигает ряд серьезных социальных
Обзор существующих систем питания двигателей альтернативными видами топлива
ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ» были разработаны двигатели на смесях водорода с оксидом или диоксидом углерода, получаемым непосредственно на борту автомобиля путем каталитического разложения ме
Описание и принцип работы предлагаемой конструкции
На рисунке 1 изображена двухтопливная форсунка, работающая на смесевом топливе (дизельное топливо + водород).
Расчет диаметра и хода плунжера
Цикловая подача топлива, (подача топлива за один цикл) в массовых единицах (в г/цикл) определяется по ф
Расчет диаметра сопловых отверстий распылителя форсунки
При расчете диаметра сопловых отверстий распылителя форсунки цикловая подача, определяемая из выражения (2.2), приравнивается к подаче, получаемой из уравнения:
Тепловой расчет рабочего цикла
Для проведения теплового расчета проектируемого двигателя выявляются значения: эффективной номинальной мощности Nе = 110 кВт, номинальной частоты вращения коленчатого вала n = 2400
Процесс впуска
Температура в конце процесса впуска (в К) определяется по формуле /3/: , (3.7) где Тк — те
Процесс сгорания
Стехиометрические количества воздуха для разных смесевых топлив. Пусть дизельное топливо имеет следующий средний состав: С=0,87; Н=0,121; О=0,004; S=0,005. Стехиометрическ
Процесс расширения
Степень предварительного расширения определяется по формуле /3/: , (3.26) Подставив п
Определение индикаторных показателей
Среднее теоретическое индикаторное давление Рi` определяем графическим и аналитическим методами. Графическое определение среднее теоретического индика
Анализ влияния параметров двигателя на технико-экономические показатели работы двигателя
После запуска программы вводим в компьютер следующие данные: Тип двигателя — дизелеводородный; Номинальная эффективная мощность Ne,кВт — 110; Н
Тепловой баланс двигателя
Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом определяется по формуле /3/: Q=Qн·GT, (3.45) где GT — часовой расход топлива (в кг
Построение графика тангенциальных усилий
Удельная масса поступательно движущихся частей (в кг/ м2) определяется по формуле /3/: ms = mп +0.275mш , (3.63) где m
Построение графика тангенциальных сил
Строим полукруг Брикса, для чего проводим ниже индикаторной диаграммы полуокружность радиусом (в мм) по форуле /3/:
Расчет маховика
Используя суммарную диаграмму тангенциальных сил, определяем момент инерции всех вращающихся частей, затем, параметры маховика. Определяем максимальную избыточную работу (в кВт) по формуле
Расчет себестоимости топливной системы с регулированием начального давления
Затраты на модернизацию форсунки рассчитываем (в рублях) по формуле /17/: Сц=Ск+Сод+Спд+Ссб+Соп+Смм, (5.1) г
Сравнительная экономическая оценка эффективности проекта
Сравнительную экономическую оценку для исходной и разработанной систем произведем по формуле /17/: Эср=3δ-3н, (5.15) где 3δ,3н — соответственн
Заключение
Применение водорода в качестве топлива для ДВС является весьма значимой альтернативой моторным топливам нефтяного происхождения. Причиной этому является все более возрастающая очевидная экологическ
Библиографический список
1. Автомобильный справочник [текст]. 1-е изд. перевод с англ., М.: изд-во «За рулем», 2000. – 895 с. 2. Богословский В.Н. Отопление и вентиляция [текст]. В
Показатели работы автомобильного двигателя
>По способу смесеобразования и воспламенения топлива автомобильные поршневые двигатели подразделяются на две группы: с внутренним смесеобразованием и воспламенением от соприкосновения с воздухом, сильно нагретым в цилиндре в резуль-тате высокого сжатия (дизели); с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием от искры (карбюраторные и газовые).
>Сравнительная характеристика работы дизельных и карбюраторных двигателей.
>Конструктивно дизельные двигатели, как и бензиновые, относятся к двигателям внутреннего сгорания. Главным их отличием является устройство системы питания и процесс сгорания топлива. В цилиндры дизеля всасывается чистый воздух. Затем он сжимается до степени сжатия в среднем 21-22 и при этом нагревается до высоких температур, порядка 600 o С. После этого в камеру сгорания впрыскивается топливо, которое самовозгорается, и происходит рабочий цикл. Таким образом, свечей зажигания, в отличие от бензиновых силовых агрегатов, для дизелей не требуется.
Для подачи топлива в дизельных силовых установках используется специальный топливный насос высокого давления (ТНВД), который также распределяет топливо по цилиндрам и производит впрыск через форсунки в строго определенный момент времени, определяемый углом опережения впрыска. ТНВД и форсунки являются устройствами прецизионной точности. Плунжеры насоса и штифты форсунок в процессе работы смазываются поступающим дизельным топливом. Поэтому исключительно важна чистота подаваемого топлива. Топливо не должно содержать механических примесей, воды, а также соединений серы, которые сильно изнашивают ТНВД. Для очистки топлива используются специальные фильтры грубой и тонкой очистки, которые, согласно инструкции, нужно периодически очищать и заменять. Излишки топлива, образующиеся в процессе работы, отводятся от форсунок и ТНВД по трубопроводу и направляются обратно в бак.
Процесс сгорания топлива в дизелях происходит при большом давлении, поэтому силы, воздействующие на цилиндро-поршневую группу, выше, чем в бензиновых двигателях. Шумность дизеля выше, чем у бензиновых моторов, что тоже объясняется особенностями сгорания топлива.
>В то же время имеется целый ряд преимуществ дизельного двигателя, обеспечивающих последнему широкое распространение. Во-первых, это высокие надежность и моторесурс. Во-вторых, двигатели подобного типа более экономичны, в том числе и на холостом ходу. Дизели обеспечивают высокий крутящий момент, с вытекающим отсюда улучшением тяговых характеристик автомобиля. При одинаковой мощности с бензиновым двигателем, крутящий момент дизеля существенно выше. И, наконец, пожаробезопасность: дизельное топливо с трудом воспламеняется от огня на воздухе.
Показатели работы автомобильного двигателя.
>Мощность, развиваемую газами внутри цилиндров двигателя, называют индикаторной, а мощность, получаемую на коленчатом валу двигателя, — эффективной. Эффективная мощность меньше индикаторной на величину потери мощности на трение и приведение в действие кривошипно-шатунного механизма и механизма газораспреде-ления, вентилятора, жидкостного, масляного и .топливного насосов, генератора тока и других вспомогательных механизмов.
>Крутящий момент и эффективная мощность тем больше, чем больше рабочий объем двигателя (диаметр и число цилиндров, ход поршня) и чем выше наполнение цилиндров горючей смесью (или воздухом) и степень сжатия.
Эффективная мощность дизеля зависит также от частоты вращения коленчатого вала, количества впрыскиваемого топлива и момента начала впрыскивания.
>Мощность карбюраторного и газового двигателей также зависит от частоты вращения коленчатого вала, состава горючей смеси и момента искрового разряда между электродами свечи.
>Литровая мощность (кВт/л) — отношение максимальной эффективной мощности двигателя к его рабочему объему (литражу). Повышают литровую мощность увеличением частоты вращения коленчатого вала и применением наддува.
>Так как у дизеля в режиме максимальной мощности частота вращения коленчатого вала намного меньше, а состав смеси беднее, чем у карбюраторного или газового двигателя, то и литровая мощность его составляет не более 20 кВт/л, тогда как у карбюра-торных и газовых двигателей она достигает 20—50 кВт/л (большее значение — для легковых автомобилей). Объясняется это тем, что у дизеля больше масса поршня и других деталей кривошипно-шатунного механизма, совершающих возвратно-поступательное движение. Поэтому, чтобы предотвратить чрезмерное возрастание сил инерции этих деталей, частоту вращения коленчатого вала дизеля в режиме максимальной мощности ограничивают сущест-венно меньшими значениями. Более бедные составы смесей, сжига-емых в дизелях, обусловлены малым временем, отводимым на процессы смесеобразования (порядка 0,002—0,004 с).
>Удельный эффективный расход топлива [г/(кВт • ч)] — количество топлива в граммах, расходуемого двигателем на получение в течение 1 ч эффективной мощности в 1 кВт. Удельный эффективный расход топлива является показателем экономичности двигателя. В технической характеристике двигателя обычно указывают минимальный удельный расход топлива при работе двигателя по внешней скоростной характеристике, который составляет для дизелей 200—230 г/(кВт • ч), а для карбюраторных двигателей — 245—305 г/(кВт • ч).
>Таким образом, подведя итоги можно назвать ряд основных преимуществ и недостатков дизельных и карбюраторных двигателей друг перед другом.
>Дизели более экономичны по расходу топлива, чем карбюраторные и газовые двигатели. Это объясняется высокой степенью сжатия, улучшающей использование выделяющейся теплоты в результате большего расширения продуктов сгорания в течение рабочего хода.
>Кроме того, дизели потребляют более дешевые сорта нефтяных топлив и менее опасны в пожарном отношении. Дизели имеют большой ресурс до капитального ремонта (400—800 тыс. км пробега автомобиля).
Однако дизели дороже в производстве (в 1,5—2 раза) и имеют большую массу, чем карбюраторные и газовые двигатели, поэтому их устанавливают на автомобили большой и особо большой грузо-подъемности — МАЗ, КрАЗ, КамАЗ, а в ближайшее время предпо-лагается увеличить выпуск дизельных грузовых автомобилей ЗИЛ и ГАЗ.
Определение эффективных показателей работы двигателя
Среднее эффективное давление:
(3.9)
где РТ –механические потери мощности, [кПа].
Принимаю коэффициент трения 0,15
Средняя скорость поршня (Сп) принимается, ориентируясь на выполненные двигатели и затем уточняется, после определения хода поршня по выражению:
(3.10)
Определяем среднее эффективное давление:
Определяем эффективный коэффициент полезного действия:
где hм -механический коэффициент полезного действия:
(3.12)
Тогда эффективный коэффициент полезного действия:
Эффективный удельный расход топлива:
(кг/кВт·ч) (3.13)
3.4 Физический смысл величин Ре, hе, ge
Среднее эффективное давление Ре – это значение условного постоянного давления в цилиндре двигателя, при котором совершается работа равная эффективной работе цикла. Это мера удельной работы (в кПа), характеризующая полезную работу, получаемую с единицы рабочего объёма цилиндра.
Эффективный удельный расход топлива ge указывает на количество топлива израсходованного на получение единицы работы.
Эффективных коэффициент полезного действия hе показывает какая часть теплоты подведенная за цикл расходуется на совершение эффективной работы
4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ И КОМПЛЕКСНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
Рабочий объем одного циоиндра
[м 3 ] (4.1)
где i – число цилиндров.
[м 3 ]
Предварительный диаметр цилиндра:
, [м] (4.2)
где к- коэффициент короткоходности, который выбираем исходя из ориентировки по выполненным двигателям к=0,8.
, [м]
Ход поршня S, м: S=к·D (м) (4.3)
Радиус кривошипа r, м: r 
(4.4)
r 
Длину шатуна определяем по формуле:
, [м] (4.5)
где l — постоянная кривошипно-шатунного механизма, который принимается с учетом параметров выполненных двигателей: l=0.23…0.31(стр. 197/3/).
м
Удельная литровая мощность двигателя:
, [кВт/м 3 ] (4.6)
кВт/м 3
удельная поршневая мощность Nп , кВт/дм 2 :
, (4.7)
ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДВИГАТЕЛЯ
Тепловой баланс характеризует распределение теплоты, выделившейся при сгорании топлива, вводимого в цилиндры двигателя, на полезно используемую работу, уносимую с охлаждающей жидкостью, на потери с выхлопными газами и др.
Определяю общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом:
(5.1)
где QH — низшая удельная теплота сгорания, QH = 42500 кДж/кг;
GT – часовой расход топлива;
(5.2)
Теплота, эквивалентная эффективной работе:
(5.3)
(5.4)
Теплота передаваемая охлаждающей среде:
— для дизельного двигателя:
(5.5)
(5.6)
где С –коэффициент, равный 0,45 …0,53 принимаю 0,5
i – число цилиндров, i = 6;
D – диаметр цилиндра, D = 14,4 см;
n – частота вращения коленчатого вала, n = 2100 мин -1 ;
α – коэффициент избытка воздуха, α = 1,6;
Определяю теплоту, уносимую с отработавшими газами:
(5.7)
(5.8)
где СР – средняя теплоемкость отработавших газов при постоянном давлении, СР = 1,04 кДж/кг*град;
Тr и Тк – температуры отработавших газов и надувочного воздуха, К
Gв и GТ – количество поступившего в цилиндр воздуха и топлива, кг/ч
Определяю неучтенные потери:
(5.9)
(5.10)
Картина распределения тепла изображена на рисунке 2.
Рисунок 3 Тепловой баланс двигателя.
6 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
Последнее изменение этой страницы: 2018-06-01; просмотров: 98.
Показатели работы автомобильного двигателя.
Мощность, развиваемую газами внутри цилиндров двигателя, называют индикаторной, а мощность, получаемую на коленчатом валу двигателя, эффективной. Эффективная мощность меньше индикаторной на величину потери мощности на трение и приведение в действие кривошипно — шатунного механизма и механизма газораспределения, вентилятора, жидкостного, масляного и топливного насосов, генератора тока и других вспомогательных механизмов.
Эффективную мощность двигателя (кВт) определяют по формуле:
где Me — крутящий момент, определяемый при испытании двигателя на тормозной установке (электрической или гидравлической), Н ° м;
n — частота вращения коленчатого вала, определяемая по счетчику оборотов, мин -1 (см. рис. 2.7).
Крутящий момент и эффективная мощность тем больше, чем больше рабочий объем двигателя (диаметр и число цилиндров, ход поршня) и чем выше наполнение цилиндров горючей смесью (или воздухом) и степень сжатия.
Эффективная мощность дизеля зависит также от частоты вращения коленчатого вала, количества впрыскиваемого топлива и момента начала впрыскивания.
Мощность карбюраторного и газового двигателей также зависит от частоты вращения коленчатого вала, состава горючей смеси и момента искрового разряда между электродами свечи.
Механическим коэффициентом полезного действия (КПД) двигателя называют отношение эффективной мощности к индикаторной. Он тем больше, чем меньше потери на трение и на приведение в действие вспомогательных механизмов двигателя. Механический КПД достигает 0,70 — 0,90.
Литровая мощность (кВт/л) — отношение максимальной эффективной мощности двигателя к его рабочему объему(литражу)
Где i — число цилиндров,
Vh — рабочий объем одного цилиндра, л.
Повышают литровую мощность увеличением частоты вращения коленчатого вала и применением наддува.
Так как у дизеля в режиме максимальной мощности частота вращения коленчатого вала намного меньше, а состав смеси беднее, чем у карбюраторного или газового двигателя, то и литровая мощность его составляет не более 20 – 25 кВт/л, тогда как у бензиновых и газовых двигателей она достигает 20 — 50 кВт/л (большее значение — для легковых автомобилей). Объясняется это тем, что у дизеля больше масса поршня и других деталей кривошипно — шатунного механизма, совершающих возвратно — поступательное движение. Поэтому, чтобы предотвратить чрезмерное возрастание сил инерции этих деталей, частоту вращения коленчатого вала дизеля в режиме максимальной мощности ограничивают существенно меньшими значениями. Более бедные составы смесей, сжигаемых в дизелях, обусловлены малым временем, отводимым на процессы смесеобразования (порядка 0,002 — 0,004 с).
Удельный эффективный расход топлива (г/ кВт•ч) – количество топлива в граммах, расходуемого двигателем на получение в течение 1 ч эффективной мощности в 1 кВт:
где ge — удельный эффективный расход топлива, г/(кВт•ч),
Gт — часовой расход топлива, кг/ч.
Таким образом, удельный эффективный расход топлива является показателем экономичности двигателя. В технической характеристике двигателя обычно указывают минимальный удельный расход топлива при работе двигателя по внешней скоростной характеристике, который составляет для дизелей 200 — 230 г/(кВт•ч), а для карбюраторных двигателей — 245 — 305 г/( кВт•ч).
Внешняя скоростная характеристика двигателя — графическая зависимость основных показателей его работы (мощности, крутящего момента, часового и удельного расходов топлива) от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива насосом дизеля или полном открытии дроссельной заслонки карбюратора (карбюратора-смесителя в газовом двигателе).
Эта характеристика получается экспериментальным путем при испытаниях новых двигателей (после их обкатки) на специальных тормозных установках и показывает наибольшие значения Me и Ne при каждой частоте вращения коленчатого вала и соответствующие им значения Gт и gе
На рис. 2.7 приведена внешняя скоростная характеристика дизеля КамАЗ-740, из которой следует, что его максимальная мощность равна 154,4 кВт при частоте вращения 2500 мин -1 . Максимальный крутящий момент равен 637 Н * м при 1000 — 1800 мин -1 Минимальный удельный эффективный расход топлива составляет 224 г/(кВт•ч).
Контрольные вопросы:
1. Что такое рабочий цикл двигателя?
2. Что такое индикаторная диаграмма?
3. Краткая характеристика тактов карбюраторного двигатуля.
4. Краткая характеристика тактов дизельного двигателя.
5. Преимущества и недостатки двухтактных и четырехтактных двигателей.
6. Преимущества и недостатки дизельных и карбюраторных двигателей.
7. Способы повышения мощности ДВС.
8. Преимущества и недостатки турбоннаддува
9. Преимущества и недостатки приводных нагнетателей.
10. Преимущества и недостатки волновых обменников.
11. Преимущества и недостатки комбинированного наддува.
12. Что такое внешняя скоростная характеристика ДВС.
13. Как рассчитывается эффективная мощность двигателя?
14. Что называется механическим КПД двигателя?
15. Что такое «литровая мощность» двигателя?
16. Что такое минимальный удельный эффективный расход топлива?
