Номенклатура та характеристика питомих показників роботи двигуна.

Питома витрата палива ДВС

Питома витрата палива двигуна внутрішнього згоряння, що видає потужність через обертання, зазвичай виражається в грамах на 1 кВт · год.  Цифра показує, скільки грамів палива буде витрачено двигуном за 1 годину для виконання роботи, на яку потрібно витратити 1 кВт потужності.

Як розраховується питома витрата палива, від чого він залежить, ознаки підвищеної витрати і як зменшити цю величину.Питома витрата палива є дуже важливим показником. Він є важливою величиною не тільки для двигуна, але і для транспортного засобу цілком.Щоб розрахувати питома витрата палива, досить розділити величину витрати палива щодо кілометражу на потужність двигуна. Отримане значення покаже ефективність роботи двигуна в різних умовах експлуатації. Ідеальним вважається двигун, який споживає якомога менше палива, але при цьому, може проїхати чималу відстань.

Наприклад, є дані про потужності двигуна в кВт: N = 75, q = 265. За одну годину роботи такий агрегат буде споживати майже 20 кг соляри. При такому розрахунку варто пам'ятати про те, що агрегати не буде протягом усього часу працювати безпосередньо на максимальних обертах.

Звичайний бензиновий мотор має ККД, рівний 30 відсоткам, а значить і витрата палива у нього буде достатньо високий. Дизелі ж мають коефіцієнт, що дорівнює 30-40 відсоткам, а турбовані - 50 відсотків.

Питома потужність

Пито́ма поту́жність — відношення потужності двигуна до його маси або іншого параметра. Потужність поршневого двигуна, віднесена до літражу двигуна, називається літровою потужністю; віднесена до сумарної площі його поршнів — поршневою потужністю  потужністю називають максимальну потужність двигуна. Потужність поршневого двигуна, поділена на літраж двигуна, називається літрової потужністю. Наприклад, літрова потужність бензинових двигунів становить 30 ... 45 кВт / л, а у дизелів без турбонаддува - 10 ... 15 кВт / л.

Збільшення питомої потужності двигуна призводить, в кінцевому рахунку, до скорочення витрати палива, так як не потрібно транспортувати важкий двигун. Цього домагаються за рахунок легких сплавів, вдосконалення конструкції і форсування (збільшення швидкохідності і ступеня стиснення, застосування турбонаддува і так далі). Але ця залежність дотримується не завжди. Зокрема, більш важкі дизельні двигуни можуть бути більш економічні, так як ККД сучасного дизеля з турбонаддувом доходить до 50%

Літрова потужність

ЛіЛітрова потужність - найбільша ефективна потужність, що знімається з 1 дм3 (1л) робочого об'єму циліндрів двигуна внутрішнього згоряння і питома вага двигуна - це умовні величини, за допомогою яких порівнюють між собою різні двигуни і оцінюють їх технічна досконалість.Роботу різних двигунів порівнюють з питомими показниками літрової і поршневий потужності, а також питомої і літрової масам.  Зниження питомої ваги двигуна досягається підвищенням його літрової потужності і вмілим використанням матеріалу при максимальній напруженості всіх деталей.Чим більше величина літрової потужності, тим більше напружений двигун в тепловому відношенні, тим вище середні тиску газів в циліндрах і більше число оборотів в хвилину його колінчастого вала. Питома вага двигунів з високою літрової потужністю менше, ніж у двигунів з малої літрової потужністю.

Завдяки розташуванню клапанів безпосередньо над порожниною циліндрів, зменшується опір впуску горючої суміші і випуску відпрацьованих газів, що покращує наповнення циліндрів. Внаслідок цього підвищується літрова потужність двигуна і знижується питома витрата палива.

Показники досконалості конструкції. При порівнянні різних двигунів поряд з індикаторними і ефективними показниками користуються такими параметрами, як поршнева і літрова потужності , питома маса і габаритна потужність двигуна.

Підвищення літрової потужності, необхідне для зниження ваги двигуна, призводить до збільшення втрат тепла через стінки циліндрів в процесі згоряння і з газами, що відходять. Цим визначається нижня межа досяжного питомої ваги двигуна.Двигуни різної потужності і з різним числом циліндрів можна порівнювати, використовуючи наступні показники питому потужність, т. Е. Потужність, що припадає на 1 кг маси двигуна, літрову потужність, що знімається з 1 л робочого об'єму, питома витрата палива на одиницю потужності.при збільшенні діаметру циліндра необхідно для забезпечення сталості перерахованих показників знижувати або число оборотів або середнє ефективне тиск. Тому ефективна потужність двигуна зростає пропорційно НЕ кубу, а квадрату діаметра циліндра.

Літрова потужність (потужність, віднесена до робочого об'єму циліндрів) знижується пропорційно діаметру циліндра, а питома вага двигуна (вага, віднесений до ефективної потужності) зростає пропорційно діаметру. Зі збільшенням діаметра циліндра зменшується жорсткість на вигин деталей і двигуна в цілому.Велічіна окремих складових теплового балансу залежить від типу двигуна, ступеня його форсування і режиму роботи.

При підвищенні тиску наддуву і збільшенні кількості палива, що впорскується зростають літрова потужність двигуна і середнє ефективне тиск. Середня температура газів навіть при збереженні незмінним коефіцієнта надлишку повітря зростає. Питома поверхня камери згоряння внаслідок збільшення щільності робочого тіла уменьптается. Тому частка теплоти, що відводиться охолоджувачем, знижується незважаючи на підвищення абсолютної величини теплового потоелічіна окремих складових теплового балансу залежить від типу двигуна, ступеня його форсування і режиму роботи

Середня швидкість поршня

Для розуміння доведеться згадати трохи про конструкції ДВС і принципи його роботи. Ви напевно знаєте, що в основі будь-якої конструкції двигуна внутрішнього згоряння лежить вплив розширюються газів на поршень. Поршні можуть бути будь-якої форми і розмірів, але у будь-якого поршня є такий параметр, як середня швидкість, і від неї залежить дуже і дуже багато.

Середня швидкість поршня - це величина, яку можна визначити за формулою Vp = Sn / 30, де S - хід поршня, м; n - частота обертання, хв-1. І саме вона визначає ступінь можливого форсування двигуна за оборотами, прискорення елементів шатунно-поршневої групи під час роботи, а також його механічний ККД.

Зі збільшенням середньої швидкості поршня підвищується теплова напруженість деталей двигуна (у першу чергу поршневої групи), і головки циліндрів збільшуються сили інерції, що навантажують деталі кривошипно-шатунного механізму, а також знос підшипників колінчастого вала, гільзи, циліндра, підвищується швидкість газів в органах газорозподілу, внаслідок чого зростають гідравлічні опори в них.

У швидкохідних дизелях середня швидкість поршня знаходиться в межах 8-12 м/с.

Частота обертання колінчастого вала сучасних двигунів становить 100 - 10000 хв^-1 і досягає в окремих випадках 12000 - 15000 хв^-1 і більше (малолітражні, гоночні автомобільні, мотоциклетні й ін.). Частота обертання вала стаціонарного двигуна, безпосередньо пов'язаного з електрогенератором, залежить від стандартного числа періодів змінного струму (50 періодів у секунду) при заданім числі пар полюсів електрогенератора. В останні роки спостерігається тенденція до відмовлення від значного підвищення частоти обертання двигунів. Підвищення частоти обертання дозволяє зменшити діаметр циліндра й хід поршня, і, отже, зменшити габарити двигуна і його вага, зменшити габарити коробки передач. Однак при цьому зростають механічні втрати й сили інерції мас, що поступально рухаються, а, отже, підвищується знос деталей двигуна. Частота обертання колінчастого вала є визначальною для моторесурса двигуна. Тому число обертів колінчастого вала вибирають, виходячи із призначення й умов роботи двигуна. Для автотракторних дизелів номінальна частота обертання змінюється в межах 1500 - 4000 хв^-1. Тому, виходячи із призначення двигуна, заданого терміну служби до капітального ремонту, обумовленого частотою обертання колінчастого вала на номінальному режимі, що становить для проектованого двигуна n= 2000 хвˉ^1.

Основні завдання проектування двигунів вирішили до 60-х років минулого століття, тоді ж найшли межі міцності конструкції по середній швидкості поршня. Стало ясно, що оптимальні параметри потужності, загального ККД і габаритів у атмосферного мотора виходять в тому випадку, якщо діаметр циліндра дорівнює ходу поршня або трохи менше.

1.Який питомий показник покаже ефективну роботу двигуна?

2.Як називається максимальна потужність двигуна?

3.З якими показниками порівнюють роботу різних двигунів?

4.Чому питома вага двигунів з високою літрової потужністю менше, ніж у двигунів з малої літрової потужністю?

5.За рахунок чого зростає літрова потужність та ефективний тиск?

6.Що таке середня швидкість поршня ?

5.Чому угоночних машин маленький пробіг?