7. Основные показатели и особенности двигателей

Основные показатели, характеризующие работу двигателя, — крутящий

момент, мощность, экономичность и коэффициент полезного действия

Часть тепловой энергии, выделяющаяся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, превращается в механическую. Сила давления газов, действующая на поршень, передается через шатун на кривошип, создавая крутящий момент на коленчатом валу двигателя.

Крутящий момент — это произведение силы, вращающей кривошип, на радиус кривошипа. Крутящий момент выражается в ньютонах на метр (Нм). Развивая определенный крутящий момент, двигатель совершает работу. Работа, выполненная в единицу времени, называется мощностью.

Мощность двигателя измеряют в киловаттах (кВт). Различают индикаторную и эффективную мощность двигателя.

Индикаторной называют мощность, развиваемую газами внутри цилиндра работающего двигателя. Эффективной, или действительной, называют мощность, получаемую на коленчатом валу. Эффективная мощность меньше индикаторной на 10—12%, так как часть мощности затрачивается на преодоление сил трения в механизмах двигателя и приведение в действие вспомогательных устройств (насосов, вентилятора, генератора и др.).

Мощность двигателя растет с увеличением силы давления газов в цилиндре,

частоты вращения коленчатого вала и рабочего объема цилиндров Эффективная мощность двигателя

где — эффективное давление газов (для четырехтактных дизельных двигателей=0,5—0,8 МПа); V — литраж, л; п — частота вращения коленчатого вала, с^-1; — тактность двигателя (для четырехтактных=2, для двухтактных=1).

Тактность двигателя — это число, показывающее, за сколько оборотов коленчатого вала совершается рабочий цикл. Из формулы определения мощности двигателя видно, что она при неизменных и Ре зависит от литража и частоты вращения коленчатого вала. Если увеличить частоту вращения коленчатого вала без изменения литража, трактор будет энергонасыщенным. Скорость движения такого трактора на всех передачах будет больше во столько раз, во сколько возросла частота вращения коленчатого вала двигателя. Именно за счет роста частоты вращения коленчатого вала рабочие скорости тракторов за последнее время увеличились до 2,5 — 4,16 м/с (9 — 15 км/ч).

Увеличение литража приводит к увеличению размеров двигателя. Чем выше тяговый класс трактора, тем его двигатель имеет больший литраж и, следовательно, обладает большей мощностью.

Механическим коэффициентам полезного действия (КПД) двигателя называют отношение эффективной мощности к индикаторной. Он зависит в основном от качества обработки деталей, смазывания трущихся деталей и правильности сборки двигателя. Величина механического КПД колеблется в пределах 0,80—0,90.

Рис. 12(7). Дизельный двигатель Д - 240 (тракторный вариант): а - вид справа, б - вид слева, 1 - масломерный щуп, 2 - фиксатор для установки поршня первого цилиндра в ВМТ, 3 - маслозаливная горловина, 4 - масляный фильтр, 5 - фильтр грубой очистки топлива, 6 - выпускной коллектор, 7 - воздухоочиститель, 8 - вентилятор, 9 - генератор, 10 - гидронасос рулевого управления, 11 - передняя опора двигателя, 12 - насос ручной подкачки топлива, 13 - топливный насос,14 - компрессор, 15 - форсунка, 16 - фильтр тонкой очистки топлива, 17 - рычаг воздушной заслонки аварийной остановки двигателя, 18 - вентиль выпуска воздуха из топливной системы, 19 - электростартер, 20 - пусковой двигатель, 21 - редуктор пускового двигателя

Эффективным коэффициентом полезного действия называют отношение количества теплоты, превращенной в механическую работу, к количеству теплоты, содержащейся в топливе. Величина эффективного КПД находится в пределах 0,26—0,37. У карбюраторных двигателей она ближе к нижнему, а у дизельных — к верхнему значению.

В исправном двигателе около 30% теплоты идет на получение эффективной мощности. Остальная тепловая энергия расходуется на механические потери (10%), нагрев охлаждающей жидкости (35%) и двигателя (10%), а также уносится с отработавшими газами (15%).

Экономичность работы двигателя характеризуется удельным расходом топлива. Его определяют делением часового расхода топлива на эффективную мощность двигателя. У дизельных двигателей удельный расход топлива не более 72 мкг/Дж [195 г/(э. л. с. • ч)]. Если в двигателе изношены, разрегулированы или не смазаны трущиеся детали, то мощность будет меньше, а экономичность снизится.

Контрольные вопросы. 1. По каким основным признакам классифицируют двигатели? 2. Какие физические законы положены в основу работы двигателя внутреннего сгорания? 3. Из каких деталей состоит простейший двигатель? 4. Что называется камерой сжатия? 5. Что такое степень сжатия? 6. Какие процессы происходят в цилиндре двигателя? 7. Каков порядок работы четырехтактного четырехцилиндрового двигателя? 8. Назовите основные механизмы и системы двигателя. 9. Чем определяется экономичность двигателя? 10. От чего зависит мощность двигателя?