Влияние различных факторов на эффективные показатели двигателя

Значение каждого из эффективных показателей определяется значением соответствующего индикаторного показателя и механическим КПД. Среднее давление механических потерь можно уменьшить следующим образом:

– правильным выбором теплового режима работы двигателя и поддержанием этого режима в процессе эксплуатации;

– оптимальным конструированием двигателя и его агрегатов. Правильный выбор конструкции и размеров впускной и выпускной систем делает минимальными потери на газообмен. В эксплуатации сопротивления систем не должны изменяться. Поверхности трущихся пар сводятся к целесообразному минимуму, при котором обеспечивается надежное жидкостное трение, а силы трения имеют малые значения. К минимуму сводится также количество поршневых колец. Выбор жесткости и формы деталей, соблюдение технических условий при их изготовлении также важны для достижения надежного жидкостного трения и минимальных механических потерь. Существенное значение имеет оптимизация конструкции, размеров и частоты вращения таких вспомогательных механизмов, как вентилятор, водяной и масляный насосы;

– рациональным выбором материалов и технологии изготовления деталей, что улучшает смазку трущихся пар и снижает потери на трение;

– правильным выбором смазочного масла. При этом стремятся использовать масло с минимальной вязкостью, при которой обеспечиваются надежное жидкостное трение, длительная работа всех узлов двигателя при максимально возможных сроках смены и минимальном угаре масла;

– использованием в дизелях однополостных камер сгорания вместо разделенных. Этим достигается снижение механических потерь в результате исключения практических потерь на перетекание заряда.

Уменьшения добиваются оптимизацией типа, размеров, частоты вращения и характеристик компрессора под заданный расход газа и степень повышения давления. Под оптимизацией здесь понимают достижение максимально возможного значения во всем диапазоне режимов работы двигателя. Уменьшение затрат на привод компрессора, особенно на режимах малых нагрузок, можно обеспечить, используя перепуск воздуха или снижая частоту вращения компрессора, соединенного с двигателем с помощью регулируемой механической передачи. При применении наддува, особенно газотурбинного, механический КПД возрастает вследствие того, что увеличивается в меньшей степени, чем . Поэтому повышается в большей степени, чем . В результате увеличения эффективный КПД повышается, даже когда при наддуве имеет место небольшое уменьшение .

Важное значение при газотурбинном наддуве имеет КПД газотурбокомпрессора. При его увеличении достигается снижение потерь на газообмен.

Уменьшение при снижении нагрузки объясняется тем, что мало изменяется с уменьшением нагрузки, а , естественно, падает. Особенно резко снижается в двигателях с искровым зажиганием, что связано с увеличением потерь на газообмен. При холостом ходе двигателя и . С ростом частоты вращения уменьшается в связи с увеличением .

Характер изменения основных индикаторных и эффективных показателей в зависимости от приведен на рисунке. Так как при увеличении частоты вращения снижается, то максимальные значения и имеют место при , меньших тех, при которых достигаются максимальные значения и .

На значение литровой мощности двигателя, оценивающий уровень форсирования двигателя, влияют , , (на номинальном режиме) и . Возможности увеличения , , , а также применение двухтактного цикла рассмотрены ранее. Следует отметить дополнительно, что в двухтактных двигателях отсутствуют насосные потери, но имеются потери на привод компрессора, используемого для осуществления продувки – очистки – наполнения двигателя. В двухтактных двигателях меньше, чем в четырехтактных, потери на трение, обусловленные силами инерции, так как отсутствуют вспомогательные такты, но меньше также и значение среднего индикаторного давления. На величину в большей степени влияют меньшие значения и потери на привод компрессора.

Рис. 28. Зависимость индикаторных, эффективных показателей, характеризующих механические потери двигателя, от частоты вращения

Поэтому двухтактных двигателей в среднем несколько ниже, чем четырехтактных. Это наряду со снижением оказывает влияние на степень увеличения литровой мощности при переходе с четырехтактного цикла на двухтактный. Литровая мощность двигателей с искровым зажиганием, как правило, заметно выше, чем у дизелей, в связи с большим значением номинальной частоты вращения, а при сравнении двигателей без наддува – и большим значением .

В табл. 4. приведены эффективные показатели автотракторных двигателей на номинальном режиме.

Таблица 4

Тип двигателя			, r/(кВт∙ч)	, МПа	, кВт/л
Четырехтактные двигатели с искровым зажиганием (без наддува)	0,75…0,85	0,25…0,35	327…234	0,75…0,85	20…50**
Четырехтактные двигатели без наддува	0,7…0,8	0,36…0,42	235…202	0,65…0,8	12…20
То же, с наддувом	0,78…0,88	0,38…0,45	223…188	До 2*	16…28**
Двухтактные дизели	0,7…0,85	0,33…0,38	257…223	0,5…0,75	15…35

*Для применяемых в настоящее время автотракторных дизелей с наддувом предельное значение ниже. В перспективе, однако, возможно .

**Дизеля с наддувом для легковых автомобилей имеют до 40, а бензиновые двигатели до 65.