Оценку рабочего цикла проводят по индикаторным показателям, среди которых важные, прежде всего, среднее индикаторное давление p_i , индикаторная мощность N_i, индикаторный коэффициент полезного действия η _i, удельный индикаторный расход топлива g_i. Работу двигателя в целом оценивают по эффективным показателям — среднему эффективному давлению p_e, эффективной мощности N_e, эффективному коэффициенту полезного действия η_e, удельному расходу топлива g_e и другим показателям.

1.8.1 РАСЧЁТ ИНДИКАТОРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Среднее индикаторное давление цикла p_i - это условное постоянное давление, при котором за один ход поршня совершается работа, равная индикаторной работе цикла L_i.

Величина p_i численно равна работе, получаемой с единицы рабочего объёма цилиндра, МПа: p_i = L_i / V_h

и может быть для карбюраторных двигателей:

                       (1.43)

для дизелей:                               (1.44)

λ _p – степень повышения давления                              (1.45)

Действительное среднее индикаторное давление p_i для четырехтактного двигателя меньше расчётного, МПа:

                                                                                   (1.46)

где φ_д = 0,92…0,95 для дизелей - коэффициент полноты индикаторной диаграммы.

для двигателей с электронным впрыском топлива ….0,95 – 0,98;

для карбюраторных двигателей ………………………0,94 – 0,97;

для дизелей ……………………………………………...0,92 – 0,95.

Величина среднего индикаторного давления при работе с полной нагрузкой имеет следующие значения для четырехтактного дизельного двигателя МПа.

для четырехтактного бензинового двигателя ……..0,6 – 1,4;

для четырехтактного дизеля без наддува ………….0,7 – 1,1;

для четырехтактного дизеля с наддувом  ………….0,7 – 1,1.

Индикаторный коэффициент полезного действия характеризует степень использования в действительном цикле теплоты топлива для получения индикаторной работы и представляет собой отношение теплоты, эквивалентной индикаторной работе цикла L_i ко всему количеству теплоты, внесённой в цилиндр топливом H_U:

                                                                       (1.47)

где ρ _в = 1,18 -1,2 кг/ м³ - плотность воздуха на впуске в двигатель,

η _v -  коэффициент наполнения.

В современных дизельных двигателях на номинальном режиме работы η _i составляет:

для двигателей с электронным впрыском топлива ….0,35 – 0,45;

для карбюраторных двигателей ………………………0,30 – 0,40;

для дизелей ……………………………………………...0,40 – 0,50.

Совершенство цикла, его топливная экономичность может оценена и величиной удельного индикаторного расхода топлива g_i ; характеризует затраты топлива в граммах на получение величины мощности 1кВт при работе в течении 1 часа:

                                                                                    (1.48)

Удельные расходы топлива g_i  на номинальном режиме работы, г/(кВт ч):

для двигателей с электронным впрыском топлива ….180 – 230;

для карбюраторных двигателей ………………………210 – 275;

для дизелей ……………………………………………...170 – 230.

1.8.2 РАСЧЁТ ЭФФЕКТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Данный расчет требует оценки внутренних (механических) потерь в двигателе, МПа:

                                                                             (1.49)

где n – номинальная частота вращения вала двигателя,

 а = 0,035, b = 0,00005 – постоянные коэффициенты.

Среднее эффективное давление p_е, МПа:

                                                                            (1.50)

Среднее эффективное давление современных двигателей при номинальной нагрузке лежит в следующих пределах, МПа:

для карбюраторных двигателей ………………….…...0,6 – 1,1;

для двигателей с электронным впрыском топлива ……. до 1,3;

для четырехтактных дизелей без наддува…………...0,65 – 0,85;

для четырехтактных дизелей с наддувом …………………до 2,0;

для двухтактных быстроходных дизелей …………….0,4 – 0,75.

Относительный уровень механических потерь характеризует механический коэффициент полезного действия, который определяется как отношение среднего эффективного давления к индикаторному:

                                                                                         (1.51)

Механический КПД современных двигателей, работающих на номинальном режиме, изменяется в следующих пределах:

для бензиновых двигателей ………………….…...........0,75 – 0,92;

для четырехтактных дизелей без наддува……………...0,70 – 0,82;

для четырехтактных дизелей с наддувом (без учета затрат мощности на привод компрессора)………………………………………………0,80 – 0,9;

для двухтактных быстроходных дизелей ……………….0,7 – 0,85.

Эффективным коэффициентом полезного действия называют отношение количества тепла эквивалентного полученной работе, полученной на коленчатом валу двигателя L_e, к общему количеству теплоты, внесённой в двигатель с топливом H_U:

                                                                                        (1.52)

Значения эффективного КПД современных двигателей на номинальном режиме:

для бензиновых двигателей ………………….…...........0,25 – 0,38;

для дизелей без наддува…………………………….…...0,35 – 0,42;

для дизелей с наддувом………………………… ………0,23 – 0,30.

Так как, L_e = L_i ^. η _i, то связь эффективного, индикаторного и механическим коэффициентом полезного действия определяется по формуле:

                                                                                 (1.53)

Удельный эффективный расход топлива:

                                                                                  (1.54)

Современные автомобильные и тракторные двигатели имеют следующие диапазоны эффективного удельного расхода топлива, г/(кВт ч):

карбюраторные двигатели ………………….…..........230 – 310;

двигатели с электронным впрыском топлива ……… 200 – 290;

дизели с неразделенными камерами……..…………...200 – 235;

вихрекамерные и предкамерные дизели………………220 – 260.

Часовой расход топлива, кг/ч

                                                                                (1.55)