2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое литровая мощность двигателя

Литровая мощность и методы форсирования двигателей

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ЭЛЕМЕНТЫ КЛАССИФИКАЦИИ ДВИГАТЕЛЕЙ

Устройства, преобразующие какой-либо вид энергии в меха­ническую работу, называются двигателями. Машины, трансформирующие тепловую энергию в механи­ческую работу, носят название тепловых двигателей (ТД).

ТД являются основным типом энергетической установки на всех видах транспорта (железнодорожный, речной, морской, ав­томобильный и воздушный), на сельскохозяйственных и дорож­ностроительных машинах. Различают ТД стационарные и транспортные.

Для транспортных двигателей характерна работа при из­менении в широких пределах скоростного и нагрузочного ре­жимов, а также необходимость сохранения работоспособности при изменениях положения двигателя в пространстве.

По способу подвода теплоты к рабочему телу различают двигатели с внешним подводом теплоты (ДВПТ) и двигатели внутреннего сгорания (ДВС).

Для ДВС характерно следующее: сжигание топлива, выделение теплоты и преобразование ее в механическую работу происходят непосредственно в цилинд­ре двигателя;

ДВС по сравнению с ДВПТ имеют, как правило, существен­но меньшие габариты и массу на единицу производимой мощ­ности, вследствие чего они являются в настоящее время основ­ным типом транспортных энергетических установок.

По конструкции элементов, с помощью которых тепловая энергия сгорающего топлива преобразуется в механическую ра­боту, различают: поршневые ДВС с возвратно-поступательно движущимися поршнями (ПДВС); двигатели с вращающимися поршнями, или роторно-поршневые ДВС (РПД);

По способу воспламенения смеси различают ДВС с принуди­тельным зажиганием и дизели, ра­ботающие с воспламенением от сжатия. Двигатели с искровым зажиганием могут быть карбюратор­ные и газовые По другому признаку классификации эти двигатели относят к ДВС с внешним смесеобразованием. Имеются также двигатели с впрыском топлива непосредст­венно в цилиндр или во впускной трубопровод

Дизель относится к двигателям с внутренним смесеобразова­нием

По способу осуществления цикла различают двухтактные и четырехтактные ДВС. Из определения такта работы как совокупности процессов, протекающих в цилиндре двигателя при перемещении поршня между верхней и нижней мертвыми точками (ВМТ и НМТ), следует, что в четырехтактном ДВС рабочие процессы совершаются за два оборота коленчатого вала, в двухтактном — за один. J

Процесс расширения.

Расширение, протекающее в течение рабочего хода поршня, является в безнаддувных двигателях единственным процессом, в котором совершается полезная работа, обеспечивающая на валу двигателя положительный крутящий момент.

Расширение происходит при переменных величинах поверх­ности теплоообмена, а также давления в надпоршневом простра­нстве, и сопровождается потерями незначительного количества рабочего тела через кольцевые уплотнения.

В начале процесса расширения еще продолжается сгорание топлива. Его теплота идет в основном на повышение внутренней энергии РТ, поскольку перемещение поршня невелико и соверша­емая газами положительная работа незначительна.Часть же вы­делившейся при сгорании теплоты отводится через поверхности КС в систему охлаждения. Несмотря на увеличение надпоршневого объема, по мере вращения коленчатого вала давление в цилиндре в начале хода поршня от ВМТ повышается из-за сгорания топлива с выделением больших количеств теплоты, чем суммарные ее затраты на теплообмен и совершаемую работу. В дизелях увеличение давления после прохождения поршнем ВМТ продолжается дольше, чем в двигателях с искровым зажи­ганием. Следствием выделения теплоты при сгорании, вызыва­ющим увеличение давления заряда, являются отрицательные те­кущие значения показателя политропы расширения п2 в начале такта расширения.

Дальнейшее перемещение поршня в сторону НМТ сопровож-дается уменьшением выделяющейся при сгорании топлива тепло-t ты, а также увеличением затрат теплоты на совершение работы ‘и на теплообмен. Результатом этого является замедление нара­стания давления и достижение им своего максимального значе­ния, после чего начинается резкое его понижение.

Максимальное значение температуры РТ в цилиндре дости­гается позже, чем рг. На участке между максимумами давления и температуры мгновенные значения политропы расширения щ становятся положительными. Очевидно, что при достижении Гщи теплота, выделяющаяся при догорании топлива, будет чис­ленно равна (за вычетом потерь в стенки) совершаемой газами работе, т. е. в какое-то мгновение процесс расширения становится квазиизотермическим и л2=1. Начиная с этого мгновения имеет . место падение температуры.

Рабочие процессы ДВС

Характер процессов, формирующих рабочий цикл ДВС, за­висит от принципов организации газообмена, способа организа­ции смесеобразования (внешнее или внутреннее) и воспламенения (от искры или от сжатия).

Рабочий процесс двигателя принято анализировать по ин­дикаторной диаграмме, представляющей собой зависимость дав­ления в цилиндре двигателя р от переменного объема надпорш-невого пространства V.

# I такт (впуск) реализуется при повороте кривошипа от О до 180°, чему соответствует изменение объема надпоршневого пространства от Ve (объем камеры сгорания) при рс />с=(1Д5. 1Д5)рс> что является следствием повышения давления в результате начавшегося процесса сгорания (точка/-момент искрового разряда в свече зажигания). Угловой интервал от момента подачи искры до прихода поршня в ВМТ называется углом опережения зажигания.

III такт ( z-l0. l5° давление в цилиндре достигает максимума pz- 3,5. 6,5 МПа и со­ответственно возрастает температура рабочего тела до Tz=2400. 2800 К. Отношение X=pzjpe называют степенью повы­шения давления. Для современных карбюраторных двигателей А=3,6. 4,2.По завершении такта расширения РТ имеет расчетные значе­ния давления и температуры, соответственно ^,=0,35. 0,5 МПа, Гв= 1400. 1700 К.Следует заметить, что в действительном цикле процесс рас­ширения заканчивается раньше, чем поршень приходит в НМТ, из-за раннего начала открытия выпускного клапана.

Читать еще:  Давление масла в двигателе y22dth

IV такт (р = 540. 720°) — такт выпуска — осуществля­ется под некоторым избыточным давлением pB=(l,05. 1,2)pOt величина которого зависит от гидравлических потерь в вы­пускной системе. Отработавшие газы покидают цилиндр с Тг=900. 1100 К.

При термодинамическом расчете действительного цикла карбюраторного двигателя принимается допущение, что основ­ная доля теплоты при сгорании топлива выделяется вблизи ВМТ, т. е. при условиях, близких к условиям подвода теплоты при постоянном объеме (F=const).

Индикаторные показатели

Индикаторными показателями называют величины, харак­теризующие работу, совершаемую газами в цилиндре двигателя. К их числу относят прежде всего индикаторную мощность, сред­нее индикаторное давление, индикаторный КПД, удельный ин­дикаторный расход топлива.

Степень приближения совокупности процессов в цилиндре двигателя (индикаторной диаграммы) к термодинамическому циклу характеризуют относительным КПД >/=-. Тогда индикаторный КПД может быть выражен так: »ft=»7,»7o, где rt — термичес­кий КПД, оценивающий совершенство преобразования теплоты в работу в термодинамическом цикле с такой же степенью сжа­тия, что и в действительном цикле; tQ — относительный КПД, который меньше единицы по следующим причинам:

— теплоемкость РТ зависит от температуры и состава тела, в то время как при приведенном выше рассмотрении термодина­мических циклов она принимается постоянной и равной теплоем­кости воздуха при нормальных условиях. Увеличение теплоем­кости с ростом температуры имеет следствием меньшее повыше­ние температуры и давления при подводе теплоты в результате сгорания топлива и меньшую работу расширения по сравнению с термодинамическим циклом. Это снижает работу цикла и ин­дикаторный КПД;

— в действительном цикле происходит диссоциация продук­тов сгорания, сопровождающаяся поглощением теплоты, кото­рое имеет место вблизи ВМТ. Выделение теплоты при реком­бинации молекул происходит вблизи НМТ. Это также снижает работу цикла и индикаторный КПД;

в действительном цикле имеют место потери теплоты
в среду охлаждения, в результате чего снижаются (при том же
количестве выделяющейся теплоты) работа цикла и гц;

процесс сгорания имеет определенную длительность. Ис­
пользование теплоты, выделяющейся на такте расширения, для
получения механической энергии менее эффективно, чем подводи­
мой вблизи ВМТ. Соответствующая потеря теплоты называется
потерей от несвоевременности сгорания;

неполнота сгорания топлива, в результате которой часть
теплоты не выделяется, что также уменьшает г и »/>

Дифференцированная оценка влияния большей части перечи­сленных потерь теплоты может быть выполнена с применением расчетных циклов.

Экономичность действительного цикла, кроме rh можно оце­нивать удельным индикаторным расходом топлива, под кото­рым понимают расход топлива на единицу индикаторной мощ­ности за единицу времени gi=GilNh кгДкВт ■ ч), где От — часовой расход топлива, кг/ч. Выражение gflu представляет собой тепло­ту в кДж, вводимую в цилиндры на каждый кВт мощности за 1 ч. Тогда выразит энергию, равную 1 кВт . ч, или 3600 кДж.

Литровая мощность и методы форсирования двигателей.

Литровой мощностью называют номинальную эффективную мощность, снимаемую с единицы рабочего объема двигателя

Чем выше литровая мощность, тем меньше рабочий объем и соответственно меньшие габариты и массу имеет двигатель при одинаковой номинальной мощности.

По литровой мощности оценивают степень форсированности. Двигатели, имеющие высокие значения Na, называют фор­сированными.

Комплекс технических мероприятий, способствующих повы­шению литровой мощности, называют форсированием двигателя.

Возможные способы форсирования двигателей следуют из выражения (1.6); МЛ увеличивается с увеличением номинальной частоты вращения и, среднего эффективного давления рс или при применении двухтактного рабочего процесса.Увеличение литровой мощности посредством повышения и широко используется в карбюраторных двигателях, для со­временных моделей которых п достигает 6500 мин»1 и выше.

Дизели грузовых автомобилей, как правило, имеют номи­нальную частоту вращения, не превышающую 2600 мин.По этой причине литровая мощность дизелей без наддува находится в пределах от 12 до 15 кВт/л и существенно уступает аналогичному показателю карбюраторных двигателей, имеющих ЛГЛ*=2О. 5О кВт/л.Однако в настоящее время в ряде конструкций дизелей лег­ковых автомобилей трудности форсирования их по частоте вра­щения удается преодолеть. Появляется все большее количество дизелей с номинальной частотой вращения п=4500. 5500 мин»1 и литровой мощностью до 20 кВт/л.Для дизелей форсирование по частоте вращения менее харак­терно, чем для двигателей карбюраторных, для которых этот способ повышения литровой мощности является одним из основ­ных.Как следует из анализа зависимости (1.6), при переходе Одним из недоста­тков такой системы наддува является суще­ственное снижение эко­номичности двигателя, обусловленное необхо­димостью затрат энер­гии на привод компрес­сора.Наибольшее рас­пространение в практи­ке современного двига-телестроения получил газотурбинный наддув, схема которого приве­дена на рис. 1.10.центробежного компрессора 1 используется энергия ОГ, срабаты­ваемая в газовой турбине 2, конструктивно объединенной с комп­рессором в единый агрегат, который называют турбокомпрес­сором (ТК).Поскольку при газотурбинном наддуве отсутствует механи­ческая связь агрегата наддува с коленчатым валом двигателя, применение ТК заметно ухудшает тяговые характеристики и при­емистость двигателя. Это связано с инерционностью системы роторов ТК, а также с уменьшением энергии отработавших газов при малых нагрузках, в связи с чем, особенно в начале разгона, не обеспечивается подача в цилиндр нужного количества свежего заряда. Для преодоления этих недостатков нередко возникает необходимость использования комбинированного наддува. Систе­ма комбинированного наддува выполняется в различных конст­руктивных вариантах и обычно представляет собой определен­ные комбинации наддува с приводным компрессором и газотур­бинного наддува.Для повышения плотности свежего заряда, подаваемого в цилиндры двигателя, в ряде случаев используются колебатель­ные явления в системах газообмена (пульсации РТ в системе впуска и выпуска), являющиеся результатом цикличности следо­вания процессов газообмена в цилиндре.Если, например, задать впускному патрубку такие конструк­тивные параметры (в основном длину и площадь проходного сечения), чтобы перед закрытием впускного клапана около него была волна сжатия, то масса поступающего в цилиндр заряда увеличивается.Аналогичный эффект можно получить, «настроив» выпуск­ной трубопровод так, чтобы при открытом выпускном клапане вблизи него была волна разрежения. В результате этого улучшит-ся очистка цилиндров и в него поступит большее количество свежего заряда.При правильном выборе геометрических параметров систем газообмена в отдельных случаях с помощью динамического над­дува становится возможным увеличить эффективную мощность двигателя на 15. 25%.

Читать еще:  Горит двигатель ваз приора горит неисправности

При использовании наддува увеличивается механическая и тепловая напряженность элементов, формирующих камеру сго­рания, что является одним из основных факторов, ограничива­ющих возможное увеличение плотности свежего заряда, поступа­ющего в цилиндр. Поэтому при конструировании двигателей с наддувом и выборе величины давления на выходе из компрес­сора р’х необходимо учитывать возможные последствия роста механических и тепловых нагрузок на его элементы.По величине создаваемого на входе в цилиндр дизеля давле­ния рх (или степени повышения давления itt=pJPo) различают наддув низкий ях 1,5. 2,0 и высокий я,>2,0. При этом эффективная мощность двигателя увеличивается соот­ветственно на 20. 30, 40. 50 и более 50%.Применение наддува в двигателях с искровым зажиганием требует принятия специальных мер по предотвращению наруше­ния процесса сгорания, называемого детонацией (см. п.3.3.1 и 3.4.4). Это обстоятельство, а также более высокая тепловая напряженность лопаток турбины из-за большей температуры ОГ существенно усложняют практические возможности использова­ния наддува в двигателях данного типа.

Индикаторная и эффективная мощности

Индикаторной мощностью N i называют мощность, развиваемую газами внутри цилиндра двигателя. Единицами измерения мощности являются лошадиные силы (л. с.) или киловатты (квт); 1 л. с. = 0,7355 квт.

Для определения индикаторной мощности двигателя необходимо знать среднее индикаторное давление p i т. е. такое условное постоянное по величине давление, которое, действуя на поршень в течение только одного такта сгорание—расширение, могло бы совершить работу, равную работе газов в цилиндре за весь цикл.

Это давление p i можно подсчитать по полезной площади индикаторной диаграммы (на рис. 1 и 2 она заштрихована). Для карбюраторных двигателей величина р i составляет 8—12 кг/см 2 , а для дизельных — 7,5—10,5 кг/см 2 .

Если известно p i, то индикаторную мощность четырехтактного двигателя можно выразить следующей формулой:

где p i — среднее индикаторное давление, кг/см 2 ;
V л — сумма рабочих объемов всех цилиндров (литраж) двигателя дм3 или л;
n — число оборотов коленчатого вала в минуту.

Литраж двигателя определяется по формуле:

где π — постоянное число, равное 3,14;
D — диаметр поршня, дм;
S — ход поршня, дм;
i — число цилиндров двигателя.

Эффективной мощностью N e называют мощность, получаемую на коленчатом валу двигателя. Она меньше индикаторной мощности N i на величину мощности, затрачиваемой на трение в двигателе (трение поршней о стенки цилиндров, шеек коленчатого вала о подшипники и др.) и приведение в действие вспомогательных механизмов (газораспределительного механизма, вентилятора, водяного, масляного и топливного насосов, генератора и др.).

Для определения величины эффективной мощности двигателя можно воспользоваться приведенной выше формулой для индикаторной мощности, заменив в ней среднее индикаторное давление p i средним эффективным давлением р е (р е меньше p i на величину механических потерь в двигателе).

На практике эффективную мощность N е определяют путем испытания двигателя на тормозных стендах (электрических или гидравлических), пользуясь следующей формулой:

где М е — крутящий момент двигателя, кгм, равный произведению окружной силы на маховике на радиус маховика;
n — число оборотов коленчатого вала в минуту.

Эффективная мощность повышается с увеличением крутящего момента и числа оборотов коленчатого вала (до некоторого предела).

Эффективная мощность и крутящий момент тем больше, чем больше:

  1. литраж двигателя (т. е. диаметр и число цилиндров, длина хода поршня);
  2. наполнение цилиндров, которое повышается при усовершенствовании камер сгорания, уменьшении сопротивления впускной и выпускной систем, снижении подогрева горючей смеси, установке многокамерных карбюраторов и общем улучшении конструкции двигателя;
  3. степень сжатия, так как при ее повышении увеличивается скорость горения рабочей смеси, повышается температура и давление газов в начале такта сгорание — расширение, уменьшается количество тепла, уходящего с отработавшими газами и охлаждающей жидкостью.

Предельные значения степени сжатия ограничиваются свойствами применяемого топлива — октановым числом бензина.

Эффективная мощность изменяется с изменением угла опережения зажигания. Наивыгоднейшая величина этого угла зависит от числа оборотов коленчатого вала, нагрузки двигателя, сорта топлива и состава смеси.

Эффективная мощность тем больше, чем меньше потери на трение в двигателе и приведение в действие вспомогательных механизмов двигателя.

Литровой мощностью называют наибольшую эффективную мощность, получаемую с одного литра рабочего объема цилиндров двигателя.

Читать еще:  D24 двигатель технические характеристики

Литровая мощность карбюраторных двигателей современных легковых автомобилей достигает 40—50 л. c. / л.

Одним из способов повышения, эффективной мощности двигателя без существенного увеличения его веса является наддув. Так, Ярославский моторный завод производит V-образные четырехтактные дизельные двигатели с турбонаддувом: 8-цилиндровые ЯМЗ-238Н (300—320 л. с.) и 12-цилиндровые ЯМЗ-240Н (500—520 л. с.).

Статья из книги «Устройство грузового автомобиля». Читайте также другие статьи из

Литровая мощность

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

  • Литров Йозеф Иоганн
  • Литт Теодор

Смотреть что такое «Литровая мощность» в других словарях:

ЛИТРОВАЯ МОЩНОСТЬ — отношение мощности двигателя внутр. сгорания к рабочему объёму двигателя. Этот показатель характеризует степень совершенства двигателя. По Л. м. можно сравнивать конструкции однотипных двигателей. Наибольшую Л. м. имеют форсированные автомоб. и… … Большой энциклопедический политехнический словарь

литровая мощность двигателя — variklio litražas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Vidaus degimo variklio visų cilindrų darbo tūrių suma. Cilindro darbo tūris lygus jo skerspjūvio ploto ir stūmoklio eigos sandaugai. Matuojamas litrais. atitikmenys: angl. engine output… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

МОЩНОСТЬ судового двигателя — величина, определяющая способность судового двигателя производить определенное количество работы в единицу времени. В системе СИ измеряется в киловаттах: 1 кВт=1,36 л. с. = 102 кГс м/с. Измерение М. производится по косвенным показателям:… … Морской энциклопедический справочник

Удельная мощность — Удельная мощность отношение потребляемой устройством мощности к его массе (или объёму). Удельная мощность автомобиля Применительно к автомобилям удельной мощностью называют максимальную мощность мотора, отнесённую ко всей массе автомобиля.… … Википедия

Удельная мощность — отношение мощности двигателя к его массе или др. параметру. Мощность поршневого двигателя, отнесённая к литражу двигателя (См. Литраж двигателя), называется литровой мощностью; отнесённая к суммарной площади его поршней поршневой… … Большая советская энциклопедия

Porsche 911 — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия

Автомобильный двигатель — Для автомобилей могут быть применены тепловые (внутреннего сгорания и паровые) и электрические двигатели. Подавляющее большинство А. д. являются поршневыми двигателями внутреннего сгорания (ПДВС). По рабочему процессу автомобильные ПДВС… … Большая советская энциклопедия

двигатель авиационный — Рис. 1. Зависимость тяги от скорости полёта. двигатель авиационный — тепловой двигатель для приведения в движение летательных аппаратов (самолётов, вертолётов, дирижаблей и пр.). С момента зарождения авиации и до конца 2 й мировой войны… … Энциклопедия «Авиация»

двигатель авиационный — Рис. 1. Зависимость тяги от скорости полёта. двигатель авиационный — тепловой двигатель для приведения в движение летательных аппаратов (самолётов, вертолётов, дирижаблей и пр.). С момента зарождения авиации и до конца 2 й мировой войны… … Энциклопедия «Авиация»

ДВИГАТЕЛЬ МОДЕЛИ судна — двигатель, служащий для приведения в движение модели. На моделях устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), электродвигатели, простейшие двигатели (резиномоторы, пружинные), а иногда паровые машины и турбины. Из ДВС на моделях применяют… … Морской энциклопедический справочник

Литровая мощность

Сравнительная оценка форсировки двигателей, что особенно важно для спортивных и гоночных двигателей, производится по их литровой мощности.

Литровая мощность дает возможность сравнивать мощностные показатели двигателей с разным рабочим объемом:

где: Vn — рабочий объем двигателя в литрах. В настоящее время литровая мощность лучших гоночных двигателей достигает 300 л. с./л.

По литровой мощности спортивные двигатели значительно уступают гоночным. Литровая мощность наиболее форсированных четырехтактных спортивных двигателей составляет 120 л. с./л и двухтактных — 130 л. с./л. Данные по литровой мощности некоторых спортивных и гоночных двигателей приведены в таблице.

МотоциклКласс мотоциклаТактность двигателяОбороты при максимальной мощности (об/мин)Мощность (л. с.)Ре (кг/см 2 )Назначение
эффективн. (л. с.) литровая (л. с./л)
Судзуки (Япония)50216 000153008,40Гоночный
Хонда (Япония)50420 0001428012,7Гоночный
ДКВ Хуммель-150 (ФРГ)5026 8004,6946,2Дорожно-спортивный гоночный
Судзуки (Япония)125213 000322568,8Дорожно-спортивный гоночный
Хонда (Япония)125418 0002721610,8Дорожно-спортивный гоночный
С159 (СССР)125412 80021,617512,3Дорожно-спортивный гоночный
MZ (ГДР)12527 000141137,3Спортивный гоночный
MZ (ГДР)250211500522108,20Спортивный гоночный
С259 (СССР)250411 50039,816012,5Спортивный гоночный
Ява тип, 557/0325025 25020816,9Спортивный гоночный
MB (Италия)350412 5006017512,6Спортивный гоночный
С360 (СССР)350410 30051,514813,0Спортивный гоночный
ЭСО (ЧССР)35047 500329211,0Спортивный гоночный
MB (Италия)500410 50070140,512,0Спортивный гоночный
Нортон (Англия)50047 2005210413,0Спортивный гоночный
КР-5 (СССР)50046 5004182,511,4Спортивный (кроссов.)
БСА-Золотая звезда (Англия)50047 0004284,510,8Спортивный (кроссов.)

«Пособие механикам мотоциклов»,
А.Н.Силкин, Б.С.Карманов

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector