Показатели работы двигателя

Работа, совершаемая газами в единицу времени внутри цилиндра двигателя, называется индикаторной мощностью.

Мощность, получаемая на коленчатом валу двигателя, называется эффективной мощностью. Она меньше индикаторной на значение мощности, затрачиваемой на насосные потери и на трение в кривошипно-шатунном и газораспределительном механизмах двигателя, а также на приведение в действие вентилятора, жидкостного насоса и других вспомогательных устройств.

Таким образом, эффективная мощность меньше, чем индикаторная мощность, из-за механических потерь, расходуемых в механизмах и системах двигателя. На основании этого механическим коэффициентом полезного действия (КПД) двигателя называют отношение эффективной мощности к индикаторной.

Механический КПД карбюраторных двигателей составляет 0,70-0,85, а дизелей – 0,73-0,87.

Мощностные показатели двигателя в значительной мере определяются количеством теплоты, превращенным в полезную работу. Степень использования теплоты, введенной в двигатель с топливом, оценивают эффективным КПД – h_е, который представляет собой отношение количества теплоты Q_e, превращенной в эффективную работу, к количеству теплоты Q_t, выделившейся в результате сгорания топлива:

h_e=Q_e/Q_t. (2.1)

Для карбюраторных двигателей h_е = 0,23-0,30, для дизелей h_е = 0,28-0,40.

К показателям, характеризующим топливную экономичность двигателя, относятся расходы топлива. Часовой расход топлива G_T показывает количество топлива в килограммах, потребляемое двигателем на данном режиме работы за 1 ч. Для оценки экономичности двигателя обычно пользуются эффективным удельным расходом топлива g_е, представляющим собой отношение часового расхода топлива G_T к эффективной мощности двигателя N_e:

g_е = G_T /N_e·10³. (2.2)

Для карбюраторных двигателей g_e = 300-340 г/(кВт∙ч), для дизелей

g_e = 220-260 г/(кВт∙ч).

Многоцилиндровые двигатели.Многоцилиндровые двигатели состоят как бы из нескольких одноцилиндровых двигателей, конструктивно объединенных в одно целое и имеющих один общий коленчатый вал. В таком двигателе за два оборота коленчатого вала рабочих ходов будет столько, сколько у него цилиндров (а так как два оборота коленчатого вала соответствуют 720°, то такты рабочего хода будут чередоваться через равные угловые интервалы θ в зависимости от числа цилиндров i), следовательно, θ = 720/i. Например, в четырех-, шести- и восьмицилиндровых двигателях рабочие ходы будут происходить соответственно через 180°, 120° и 90° поворота коленчатого вала.

Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах двигателя в течение его рабочего цикла называется порядком работы двигателя. Принято указывать порядок работы двигателя по чередованию тактов рабочего хода, начиная с первого цилиндра. Порядок работы двигателя во многом зависит от типа двигателя и числа цилиндров. Так, у коленчатого вала рядного четырехцилиндрового двигателя кривошипы расположены попарно под углом 180°, два крайних под углом 180° к двум средним. Соответственно поршни цилиндров 1 и 4 при работе двигателя перемещаются одновременно в одном направлении, а поршни цилиндров 2 и 3 – в противоположном.

Порядок работы четырехцилиндровых двигателей может быть 1-3-4-2 (ВАЗ, «Москвич» и др.), или 1-2-4-3 (ГАЗ-3110 «Волга», УАЗ-417 и др.).

Четырехцилиндровый двигатель может иметь и другой порядок работы при том же расположении кривошипов коленчатого вала, но при другом порядке открытия и закрытия клапанов, что зависит от конструкции механизма газораспределения.

Наиболее распространенным порядком работы шестицилиндрового рядного двигателя является 1-5-3-6-2-4. Для шестицилиндровых V-образных двигателей с развалом цилиндров 90° принят порядок работы 1-4-2-5-3-6.

На военной автомобильной технике широкое применение получили дизельные и карбюраторные восьмицилиндровые двигатели с V-образным расположением цилиндров. Это обстоятельство обусловлено тем, что такая компоновочная схема имеет ряд преимуществ по сравнению с рядными двигателями. К преимуществам таких двигателей следует отнести их меньшую высоту и габаритную длину, что дает возможность улучшить компоновку автомобиля в целом.

Рисунок 2.4 - Чередование тактов в восьмицилиндровом V-образном

двигателе с порядком работы 1-5-4-2-6-3-7-8

На грузовых автомобилях КамАЗ-4310, Урал-4320, ЗИЛ-131, ГАЗ-66 и других армейских машинах установлены восьмицилиндровые V-образные двигатели, как дизельные, так и карбюраторные. Цилиндры на этих двигателях расположены в два ряда по ходу движения автомобиля. Угол развала между рядами цилиндров составляет 90°. Один ряд цилиндров несколько смещен относительно другого ряда, что обусловлено установкой двух шатунов на каждую шейку коленчатого вала, каждый из которых связан с поршнями правого и левого ряда цилиндров.

Чередование тактов в восьмицилиндровом V-образном двигателе с порядком работы 1-5-4-2-6-3-7-8 приведено на рисунке 2.4. Это обеспечивает не только равномерное вращение коленчатого вала, но и наилучшее уравновешивание сил инерции, возникающих в процессе работы восьмицилиндрового двигателя.

Технические характеристики.Двигатели КамАЗ-740.11 и ЯМЗ-238 четырехтактные с воспламенением от сжатия, жидкостного охлаждения, с V-образным расположением восьми цилиндров. Двигатель УМЗ-417 карбюраторный, четырехтактный с искровым воспламенением, жидкостного охлаждения, с рядным расположением четырех цилиндров. Основные конструктивные данные и параметры двигателей приведены в технической характеристике (табл. 2.1).

Таблица 2.1 - Техническая характеристика двигателей КамАЗ-740.11; ЯМЗ-238 и УМЗ-417

Общие виды двигателей представлены на рисунке 2.5, 2.6, 2.7.

Рисунок 2.5 - Двигатель КамАЗ-740.11

Рисунок 2.6 - Двигатель ЯМЗ-238

Рисунок 2.7 - Двигатель УМЗ-417