Мощность дизеля можно определить по индикаторной диаграмме.
Предполагая, что рабочие циклы в многоцилиндровых двигателях протекают примерно одинаково и только смещены на угол (фазу) сдвига кривошипов коленчатого вала, можно считать, что мощность, развиваемая в отдельных цилиндрах, тоже одинакова, а мощность дизеля в целом равна сумме мощностей всех цилиндров.
Выражение для подсчета индикаторной мощности двигателя можно получить, вычислив работу Ь, выполненную газами в одном цилиндре за полный цикл:
Где Р1ср — среднее индикаторное давление, Н/м2 или Па; — площадь поршня, м2; £ — ход поршня, м. Площадь поршня определяется по формуле кИ2
Среднее индикаторное давление получают в результате замены площади индикаторной диаграммы равновеликим прямоугольником, у которого ордината называется среднеиндикаторным давлением.
Тогда работа, выполненная во всех цилиндрах дизеля за 1 мин:
где п — частота вращения коленчатого вала, об/мин; 1 — число цилиндров дизеля; т — тактность дизеля (т = 2 — для двухтактного и т = 4 — для четырехтактного двигателя).
Индикаторная мощность дизеля определяется по формуле где 103 — коэффициент для перевода мощности в киловатты.
Для получения индикаторной диаграммы применяют специальные приборы — индикаторы. В тихоходных ДВС (до 700 об/мин) используют механические индикаторы, а в быстроходных — электрические.
В зависимости от конструкции ДВС и его форсировки среднее индикаторное давление Р;, МПа, может меняться в широких пределах:
Четырехтактные двигатели ПД1М. 1,070
Индикаторная мощность, полученная за счет работы газов в цилиндре двигателя, при передаче на коленчатый вал расходуется на трение поршней, подшипников шатунно-поршневой группы, на привод газораспределительного механизма, топливные насосы высокого давления, водяные, масляные и топливные насосы и другие механизмы, без которых невозможна работа дизеля. Эти затраты работы называются механическими потерями Ьи, и соответствующая им мощность называется мощностью механических потерь Ыы. Аналогично индикаторной работе где Ри — среднее давление механических потерь.
Среднее эффективное давление Ре представляет собой условное постоянное давление, которое, действуя на поршень в течение одного хода, совершает работу, равную эффективной работе за цикл или это эффективная работа Ье за цикл, отнесенная к рабочему объему цилиндра:
Эффективная мощность подсчитывается так же, как и индикаторная, но вместо среднего индикаторного давления Р, в формулу подставляется среднее эффективное давление Ре.
Отношение эффективной мощности к индикаторной называется механическим КПД:
Для современных дизелей т|м = 0,8 .0,88.
Отношение эффективной работы к количеству теплоты, подведенной с топливом, называется эффективным КПД-дизеля и обозначается ту
где qe — удельный эффективный расход топлива, г/(кВтч); QH — низшая теплота сгорания дизельного топлива, кДж/кг.
При оптимальной нагрузке дизеля г\е = 0,39.0,43.
Эффективный, индикаторный и механический КПД связаны между собой соотношением Г\е = Л.Лм-
Эффективность работы ДВС часто оценивают вместо КПД двигателя удельным расходом топлива qe, т.е. расходом топлива на единицу его полезной (эффективной) работы, выраженным в г/(кВт-ч) или г/(л.с.ч). Удельный расход топлива определяется экспериментально при испытаниях двигателя, где измеряется расход топлива G дизелем за единицу времени работы, кг/ч, с постоянной мощностью Ne, кВт или л. с. Тогда qe = G/Ne. Современные тепловозные дизели имеют qe на уровне 200.220 г/(кВтч), или 150. 180 г/(л.с.-ч).
Видео:Тюнинг Дизеля! Что, Как, Зачем и ПочемуСкачать
Мощность и экономичность дизеля
За один цикл в цилиндре совершается полезная работа, соответствующая на индикаторной диаграмме (рис. 4.8) площади, ограниченной линиями сжатия, сгорания и расширения. Площадь же, ограниченная линиями впуска и выпуска, обычно из-за ее малой величины не учитывается. Площадь индикаторной диаграммы можно заменить равновеликим по площади прямоугольником 1-2-3-4 с тем же основанием. Тогда высота этого прямоугольника будет условным, постоянным в течение хода давлением. Его так и называют средним индикаторным давлением. Среднее индикаторное давление р, — это такое условное постоянное давление, которое, действуя на протяжении одного хода поршня, совершает работу, равную индикаторной работе 1_, за весь цикл.
Читайте также: Диаметр переднего тормозного цилиндра уаз
Рис. 4.8. Определение характеристик цикла по индикаторной диаграмме
Полезная работа газов в цилиндре, называемая индикаторной работой, за цикл будет равна Ь1=УнРы Дж. Так как р, = 1_,/\11„ Па, то, другими словами, р,- есть работа газов за цикл, отнесенная к единице рабочего объема цилиндра. Мощность 1V,-, развиваемая газами в цилиндрах двигателя, называется индикаторной. Если измерить ее в кВт, то р, V* пг А/,= , , (4.1)
где р, — среднее индикаторное давление, Па; п — частота вращения, об/мин; Ун — рабочий объем, м3; т — тактность (число тактов за цикл) двигателя (для четырехтактного т = 4, для двухтактного т = 2); г — число цилиндров двигателя.
Индикаторная мощность, развиваемая газами в цилиндрах двигателя, при передаче на коленчатый вал двигателя частично затрачивается на трение поршней в цилиндрах, трение в подшипниках и на работу топливных, масляных и водяных насосов, воздушного нагнетателя и других агрегатов и узлов, размещенных на двигателе, обслуживающих его и имеющих привод от его коленчатого вала.
Эти затраты работы называются механическими потерями Ь№ и соответствующая им мощность — мощностью механических потерь Л/„. Если представить работу потерь в виде 1-м = Улрм, то величину р„ можно назвать средним давлением механических потерь (см. рис. 4.8).
Мощность, снимаемая с коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, называется эффективной мощностью. Она равна Л/е = Лг,- — Л/„. При определении Л/е вводят понятие о среднем эффективном давлении ре.
Эффективная работа за цикл Ье = = 1; — и = (р1—рм)Уи = РеУи, откуда ре = р1 — рм.
Среднее эффективное давление представляет собой условное постоянное давление, которое, действуя на поршень в течение одного хода поршня, совершает работу, равную эффективной работе за цикл. Иными словами, это эффективная работа за цикл, отнесенная к объему цилиндра (ре — Ье/\/н) ■ Среднее эффективное давление характеризует полезную работу двигателя с учетом не только тепловых потерь (они учитываются р,), но и механических.
Эффективная мощность Ые подсчи-тывается так же, как и индикаторная, но вместо среднего индикаторного давления р,- в формулу подставляется значение среднего эффективного давления ре.
Анализ формулы мощности двигателя (4.1) позволяет дать сравнительную оценку двух- и четырехтактных дизелей.
В двухтактном двигателе по сравнению с четырехтактным при одинаковых размерах цилиндров и равной скорости вращения за одно и то же время происходит вдвое больше рабочих циклов и теоретически может быть получена вдвое большая мощность. В действительности же из-за недоиспользования части хода поршня, занятой окнами, затрат мощности на продувку и несовершенство очистки цилиндра от газов мощность двухтактного цикла при одинаковых параметрах процесса превышает мощность четырехтактного не в 2, а примерно в 1,5-1,7 раза.
Наряду с повышенной мощностью двухтактные двигатели имеют большую равномерность вращения коленчатого вала и более простой газораспределительный механизм. Благодаря указанным преимуществам на тепловозах широко применяют двухтактные двигатели. Однако форсирование мощности при ограниченных габаритах легче осуществить в четырехтактном цикле из-за возможности использовать простую схему турбо-наддува и меньшей теплонапряжен-ности дизеля. У четырехтактных дизелей с наддувом удалось получить лучшие параметры теплового процесса и больший к.п.д., а значит, и меньший расход топлива, чем у двухтактных.
По этим причинам на современных и перспективных мощных тепловозах предусматривается использование четырехтактных дизелей.
Индикаторный, механический и эффективный к.п.д. Отношение количества теплоты, преобразованного в работу газов в цилиндре двигателя, к количеству теплоты, введенному в двигатель с топливом, называется индикаторным к.п.д. двигателя н,-.
Если на 1 кВт в 1 ч расходуется кг, топлива, а теплота сгорания топлива 0_п, кДж/кг, то количество теплоты, введенной в цилиндр в расчете на 1 кВт в 1 ч, равно giQн, кДж. Работа 1 кВт в 1 ч эквивалентна 3600 кДж. Тогда и,==,?600 . Зна-чения индикаторного к.п.д. дизелей находятся в пределах 0,44-0,50. Отношение эффективной мощности к индикаторной называется механическим к.п.д.: г|м = Ые/’М. Для современных дизелей г)„ = 0,80-^-0,88. Механический к.п.д. обычно увеличивается с повышением нагрузки двигателя.
Читайте также: Тормозные цилиндры тцр 10
Отношение количества теплоты, эквивалентного эффективной работе дизеля, к количеству теплоты, подведенному с топливом, называется эффективным к.п.д. дизеля и обозначается У]/.
где — удельный эффективный расход топлива, кг/(кВт-ч).
При оптимальной нагрузке дизеля ^ = 0,394-0,43.
Эффективный, индикаторный и механический к.п.д. связаны между собой: г|(.= Г1,Г|м.
Для оценки эффективности работы д.в.с. часто вместо к.п.д. двигателя используют величину удельного эффективного расхода топлива т. е. расхода топлива на единицу его полезной (эффективной) работы [в кг/(кВт-ч) или кг/(л.с.-ч)]. Удельный расход определяется экспериментально при испытаниях двигателя: измеряется общий расход топлива в дизелем за единицу времени (кг/ч) при работе с постоянной мощностью Ые (кВт). Тогда я ч) или кг/(л.с.-ч)].
Современные тепловозные дизели на расчетных режимах имеют удельные расходы топлива ge на уровне 200-220 г/(кВт-ч) [150-160 г/(л.с.-ч.)].
Видео:Топ-8 ошибок эксплуатации турбодизеля! Никогда не допускай их!Скачать
Мощность и к. п. д. дизеля
Рассматривая многоцилиндровые двигатели, предполагают, что рабочие процессы в цилиндрах протекают примерно одинаково и только смещены по фазам на угол сдвига кривошипов коленчатого вала. Поэтому можно считать, что мощность, развиваемая в отдельных цилиндрах, тоже одинакова; тогда мощность дизеля в целом равна сумме мощностей всех цилиндров. Различают индикаторную мощность Л^, получаемую в цилиндрах дизеля, и эффективную мощность ке, реализуемую на коленчатом валу дизеля. В технической документации, которая составляется на каждый двигатель заводом-изготовителем, указывается номинальная мощность дизеля Л^н.
Номинальная мощность — это эффективная мощность, развиваемая двигателем при нормальных условиях, т. е. при давлении воздуха 760 мм рт. ст., температуре наружного воздуха + 20°С и относительной влажности воздуха 70%- При повышении температуры и уменьшении давления воздуха мощность дизеля падает, а при понижении температуры и повышении давления мощность возрастает. С увеличением влажности воздуха мощность дизеля снижается. Изменение внешних условий (температуры идавления воздуха) может вызвать изменение мощности дизеля примерно до 8-10%- Поэтому мощность Ые и удельный расход топлива полученные при данных атмосферных условиях, пересчитывают и приводят к нормальным условиям.
Выражение для подсчета индикаторной мощности двигателя можно получить, вычислив работу выполненную газами в одном цилиндре за полный цикл:
где р; — среднее индикаторное давление, Н/м2 (Па);
й — диаметр цилиндра, м; 5 — ход поршня, м. Тогда работа, выполненная во всех цилиндрах дизеля за 1 мин, яО2 1 4
где п — частота вращения коленчатого вала, об/мин; I — число цилиндров дизеля.
Отсюда окончательно получаем формулу для вычисления индикаторной мощности дизеля:
Здесь т — тактность дизеля (т = 2 для двухтактного и т = 4 для четырехтактного двигателя); 103 — коэффициент для перевода мощности в киловатты.
Среднее индикаторное давление может быть определено по индикаторной диаграмме (см. рис. 19). Для этого строится равновеликий прямоугольник, длина и площадь которого соответственно равны длине и площади индикаторной диаграммы. Затем замеряют высоту этого прямоугольника Л, и умножают ее на масштаб давления а, т. е. рг = 11*а.
Для получения индикаторной диаграммы применяют специальные приборы-индикаторы. В тихоходных двигателях (не более 500 об/мин) используют механические индикаторы, а в быстроходных — электропневматические или электрические (см. ниже). Последние два прибора дают развернутую индикаторную диаграмму — по углу поворота вала.
Среднее индикаторное давление в зависимости от конструкции двигателя и его форсировки может меняться в широких пределах. В двухтактных дизелях: 2Д100-р
Видео:МОЩНОСТЬ мотора УВЕЛИЧИТСЯ если СДЕЛАТЬ так...Скачать
Принцип и особенности работы дизеля
Принцип работы дизельного двигателя выглядит как самовоспламенение подающегося распыленного топлива при взаимодействии с разогретым при сжатии воздухом. Такие движки обладают как рядом преимуществ, так и рядом недостатков. К первым можно отнести: принцип его работы идеально подходит для тяжелых грузовиков: он более экономичен по сравнению с бензиновым силовым агрегатом. Недостатки: сам процесс сгорания топлива равносилен взрыву, что уже само по себе не может быть достоинством; топливная аппаратура имеет достаточно сложную конструкцию, поэтому, если она выйдет из строя, вам хорошенько придётся повозиться; развиваемая скорость будет меньше, чем при работе на бензиновых моторах.
Читайте также: Выталкивающая сила зависит от объема погруженной в жидкость части цилиндра
Вкратце дизельный двигатель работает следующим образом. В цилиндры через впускные клапаны подаётся воздух. При сжатия его поршнем нагревается до требуемой температуры, а коленчатый вал воспринимает усилие, поступающее от поршня, и преобразует его в крутящий момент.
Дизельный двигатель бывает двух и четырехтактным.
Двухтактный двигатель работает следующим образом: во время рабочего хода поршень передвигается вниз, при этом открываются выпускные отверстия в цилиндре и из него выходят выхлопные газы. В это же время открываются впускные окна, осуществляется продувка воздухом. Далее поршень начинает движение вверх, все окна закрываются, происходит процесс сжатия воздуха. Перед тем, как поршень достигнет верхней «мертвой» точки, топливо распыляется из форсунки, происходит взрыв, и весь процесс повторяется заново.
Работа четырёхтактного двигателя следующая (см. рисунок). В первый такт делается впуск воздуха, в это же время открыт и выхлопной клапан. Второй такт соответствует сжатию воздуха, чтобы он достиг необходимой температуры. На третьем такте впрыскивается горючая смесь в камеру сгорании, и в результате взаимодействия с разогретым воздухом происходит взрыв. Во время четвертого такта осуществляется вывод выхлопных газов из цилиндра.
Современные дизельные двигатели оснащены компьютерным управлением подачи топлива, позволяющим осуществлять впрыскивание горючей смеси в цилиндры дозированными порциями. При такой подаче давление, возникающее в камере сгорания, нарастает плавно без разного рода «рывков», что способствует мягкой и бесшумной работе силового агрегата. Это позволяет сократить расход топлива почти на 20%. Если же в дизеле имеется турбонаддув, это также повышает мощность мотора.
Двигатель на дизельном топливе отличается высокой мощностью и коэффициентом полезного действия в отличие от своего собрата, работающего на бензине. Поскольку сила давления внутри дизельного мотора в два раза больше, чем на бензиновом, он должен иметь высокую прочность. Она достигается путём использования новейших технологий. Это обстоятельство усложняет процесс сборки мотора.
Дизельные двигатели работают на дизельном топливе трех сортов, определяющих климатические условия применения: ДТ-Л летнее, ДТ-Е – межсезонное, ДТ-З – зимнее и ДТ-А — арктическое. Летнее дизельное топливо можно применять только при температуре окружающего воздуха выше 0 градусов Цельсия. Когда температура опускается до минус 20 С, следует применять межсезонное топливо, а при морозах, достигающих минус 30 градусов — зимнее топливо, при более низких температурах применяют арктическое топливо. Дизельное топливо менее пожароопасно, чем бензин.
При низких температурах топливо превращается в желеобразную массу. Это требует содержания автомобиля в отапливаемом помещении или оснащение его устройством подогрева топлива.
Запускают дизельные двигатели, как правило, при помощи подогревательных устройств, смонтированных непосредственно на двигателе. Порядок их применения излагается подробно в заводских инструкциях по эксплуатации автомобилей.
Для очистки выхлопных газов в дизельных двигателях применяют устройства для впрыска в выпускной такт мочевины. Выхлоп дизеля после очистки становится водой, азотом и углекислым газом. Окислы азота в катализаторе превращаются в инертный газ, который не представляет никакой угрозы.
Отрегулированный дизельный двигатель выбрасывает в атмосферу менее вредные отработанные газы, нежели аналогичная установка, которая не имеет данной возможности. В частности, в этом случае показатель окиси углерода значительно меньше, чем у бензиновых двигателей.
Расход топлива при езде невелик, что оправдывает приобретение автомобиля при предвижении на большие расстояния. Однако ремонт дизельных двигателей сложен и требует участия профессионалов. В сильные морозы завести автомобиль труднее, чем бензиновый.
Дизельный двигатель сложнее бензинового, но экономичнее при дальних переездах.
🎦 Видео
Наддув ДВС. Как работает турбонаддув?Скачать
Увеличение мощности двигателя без турбины! Все про коллектор с изменяемой геометрией.Скачать
Влияние R/S и веса поршневой на мощность двигателяСкачать
Как поднять мощность дизеля в 2 раза!!! Мотор тестер. Тест эффективности. Часть 1.Скачать
Мощность или Крутящий момент, что Важнее!? Бензин или ДизельСкачать
Урок 4 - объем, мощность, крутящий момент, расход топлива двигателя, малолитражки, крупнолитражки.Скачать
Как Наддуть Дизель! Турбина и ТопливоСкачать
Как снизить РАСХОД и УВЕЛИЧИТЬ МОЩНОСТЬ за пару минут!? / Проверка лайфхакаСкачать
12 способов увеличить мощность двигателяСкачать
Степень сжатия и компрессия. В чем разница? Это одно и тоже или все же нет. Просто о сложномСкачать
ВДОХНУЛИ НОВУЮ ЭНЕРГИЮ В ДВИГАТЕЛЬ ВАЗ. Сделано у нас. Подробное секретное руководство 🚀Скачать
Такая доработка АВТО повысит мощность и снизит расход топлива!!Скачать
⚫ 10 способов УВЕЛИЧИТЬ МОЩНОСТЬ НА СВОЕМ АВТОМОБИЛЕСкачать
+50 эффективности ДВС - Поршни нового поколения сделали невозможное!Скачать
БЕНЗИН ИЛИ ДИЗЕЛЬ? НАГЛЯДНО СРАВНИВАЕМ ДВА ТИПА ДВИГАТЕЛЕЙ.Скачать
У кого крутящий момент лучше у дизеля или бензинового Что такое крутящий моментСкачать
РЕАЛЬНО ЛИ РУКОЙ ОСТАНОВИТЬ РАБОТАЮЩУЮ ТУРБИНУ ?Скачать
