Техніко-економічні показники роботи двигунів, Двигун автомобіля
Як відомо,потужність - це робота, виконана в одиницю часу. Крім ефективної потужності з оцінки техніко-економічної ефективності двигунів використовують індикаторну потужність Ni.
Індикаторна потужність - це потужність, що розвивається газами в циліндрах двигуна.
Ефективна потужність менша за індикаторну внаслідок того, що частина останньої витрачається на подолання механічних втрат у двигуні:
Потужність механічних втрат Nm враховує витрати частини індикаторної потужності на подолання опорів тертя деталей, що рухаються, і приведення в дію допоміжних пристроїв двигуна — масляного і водяного насосів, вентилятора, генератора, паливного насоса та ін.
Механічний коефіцієнт корисної дії двигуна (ККД) - відношення ефективної потужності до індикаторної:
Працюючи на номінальному режимі, т. е. за повного використання потужності Ne, ККД автотракторних двигунів становить 0,75…0,88. У дизелів ККД менше, ніж у карбюраторних двигунів, так як через більш високий рівень стиснення вище витрати потужності на тертя деталей, що рухаються.
Номінальне значення ge сучасних автотракторних чотиритактних карбюраторних двигунів знаходиться в межах 280...300 г/(кВт-год), а у дизелів - в межах 220...260 г/(кВт-год), тобто дизелі економічніші, ніж карбюраторні двигуни , зарахунок вищого ступеня стиснення. Чим вищий ступінь стиснення, тим економічніший двигун.
Застосування на ряді сучасних бензинових двигунів замість карбюратора системи з упорскуванням палива у всмоктуючий колектор або безпосередньо в циліндр забезпечує зниження ge в порівнянні з карбюраторними двигунами. Найменш економічними є двотактні двигуни, так як у них циліндри продуваються горючою сумішшю, через що частина її йде з газами, що відпрацювали. Крім того, їх циліндри гірше очищаються від продуктів згоряння.
Ефективність роботи різних двигунів порівнюють не тільки за паливною економічністю, а й за літровою потужністю та питомою масою.
Литрова потужність Nл - це відношення ефективної потужності Ne до робочого об'єму двигуна, що показує, наскільки ефективно використовується робочий об'єм. Чим більша літрова потужність за інших рівних умов, тим менші габаритні розміри і маса двигуна. У тракторних дизелів Nл = 11...20 кВт/л.
Сучасна тенденція розвитку автотракторних двигунів характеризується збільшенням їх повної ефективної та літрової потужностей, зниженням питомої витрати палива та масел, зменшенням металоємності та токсичності викидів відпрацьованих газів, підвищенням надійності та довговічності. Цим пояснюється широке застосування дизелів з турбонаддувом, що має проміжне охолодження повітря, що надходить у циліндри, для підвищення наповнення повітрям. Багато зарубіжних бензинових двигунів замість карбюраторів оснащують системою впорскування палива, що працює в автоматичному режимі спільно з системою запалювання, що забезпечує оптимальний режим роботи обох систем, підвищення потужності та зниження витрати палива, а також зменшення токсичності викидів відпрацьованих газів. Такі «інжекторні» двигунивстановлюють і деяких вітчизняних легкових автомобілях.
Техніко-економічні показники двигунів визначають на спеціальних обкаточно-гальмівних стендах, на яких заміряють завантаження двигуна та частоту обертання його колінчастого валу. За завантаженням (показанням силовимірювального механізму) визначають крутний момент двигуна Мвр (Нм) як добуток сили на плече її застосування щодо осі обертання колінчастого валу. Частоту обертання цього валу n (мін-1) вимірюють тахометром. Ефективну потужність двигуна розраховують за формулою:
Техніко-економічні показники при різних режимах роботи (частоті обертання та навантаженні) оцінюють за характеристиками.Характеристики - це графічні висловлювання залежності одного або декількох показників роботи двигуна від іншого незалежного показника. Характеристики будують за результатами випробування двигуна на гальмівному стенді.
Найефективніше двигун працює на режимі максимальної потужності. Частоту обертання колінчастого валу і момент двигуна, що обертає, на цьому режимі називають номінальними. Недовантаження двигуна суттєво впливає на продуктивність та паливну економічність тракторів та автомобілів. Так, питома витрата палива інтенсивно зростає при зменшенні від максимального значення до нуля.