Индикаторные и эффективные показатели двигателя.

Работа двигателя оценивается рядом индикатор­ных и эффективных показателей.

К индикаторным показателям относятся: ин­дикаторные работа, мощность, теоретическое и дей­ствительное средние давления.

Индикаторная работа L (рис.1) – измеряется в МДж, вычисляется по формуле:

L=m (F1-F2)

Рисунок 1. Зависимость давления от объема.

Где:

m- масштаб индикаторной диаграммы цикла (количество единиц работы на единицу площади диаграммы),

F1-площадь индикаторной диаграммы между линиями сжатия и расширения (полезная),

F2-площадь индикаторной диаграммы между линиями выпуска и впуска (потери на газообмен).

На индикаторной диаграмме показаны следующие характерные точки: a – конец основного впуска, a – закрытия впускного клапана, b – конец процесса расширения, b – начала открывания выпускного клапана,c – конец процесса сжатия, c – начало горения рабочей смеси, c – конец такта сжатия,r – конец процесса выпуска,z- точка, соответствующая максимальному давлению газов в цилиндре, zz – период медленного нарастания давления ( соответствует сгоранию теоретического цикла при постоянном давлении), линия ac – процесс сжатия, линия zb – процесс расширения, линия br – процесс выпуска, линия cz – процесс сгорания,1,2,3,4 - площади округления индикаторной диаграммы.

Теоретическое среднее индикаторное давлениеp - это условное постоянное давление на поршень в течение одного рабочего цикла, которое совершает работу, равную индикаторной за весь цикл. Оно вычисляется по формуле (измеряется в МПа):

где, - рабочий объем цилиндра, и равно полезной площади индикаторной диаграммы (p – среднее давление при сжатии,p - среднее давление при сгорании и расширении).

Также справедлива формула:

где,n - показатель политропы при сжатии,n - при расширении, - степень сжатия.

Действительное среднее индикаторное давле­ние цикла p. несколько меньше, чем теоретичес­кое за счет наносных потерь при впуске и выпус­ке; площадь полезной индикаторной диаграммы меньше, чем площадь теоретической за счет скруглений (линия сжатия в линию сгорания, а линия расширения в линию выпуска переходят более плав­но, чем на теоретической диаграмме, действитель­ное максимальное давление несколько меньше те­оретического).

Действительное среднее индикаторное давлениеравно (измеряется в МПа):

где -давление в конце выпуска, - давление в конце впуска, - коэффициент полноты диаграммы (равен отношению площадей действительной и теоретической диаграмм, обычно равен 0,92-0,96)

Наносным потерям соответствует площадь 4 на индикаторной диаграмме между линиями впуска и выпуска (рис.1).

У карбюраторных двигателей действительное среднее индикаторное давление (номинал 1,1-1,3 МПа)выше, чем у дизелей (номинал 0,9-1 МПа). В режиме холостого хода давление не превышает 0,05-0,1 МПа (для грузовых автомобилей больше, чем для легковых).

Индикаторная мощность -это полезная работа, совершенная газами в единицу времени в цилиндрах двигателя. Она вычисляется по следующей формуле (измеряется в Вт):

где произведение это индикаторная работа, которая совершается за один цикл в одном цилиндре -число рабочих ходов, -число ходов за один рабочий цикл (тактность двигателя), - частота вращения коленчатого вала в секунду, i – количество цилиндров в двигателе.

Если частота вращения коленчатого вала измеряется в об/мин, то мощность может быть выражена в кВт следующим образом:

( т.к. в четырехтактном одноцилиндровом двигателе, за 1 секунду происходит n/120 циклов).

К эффективным показателямотносятся эффективные мощность, крутящий момент, среднее давление, литровая мощность.

Эффективная мощность - мощность, получаемая на коленчатом валу двигателя, она вычисляется по формуле, кВт:

где - эффективный крутящий момент двигателя.

Эффективная мощность меньше, чем индикатор­ная, на величину являющуюся мощностью меха­нических потерь (наносные потери, трение в газорас­пределительном механизме, при приведении в дей­ствие жидкостного насоса, вентилятора и т. п.).

Эффективный крутящий момент Мс — это сум­марный момент сил, действующих на все шатун­ные шейки коленчатого вала. Он равен (измеряет­ся в Н • м):

Среднее эффективное давление ре — это услов­ное постоянное давление, которое при действии на поршень в течение такта расширения совершает ра­боту, равную по величине эффективной работе цик­ла. Оно может быть вычислено из выражений (из­меряется в кВт):

Отношение эффективной мощности к индика­торной называется механическим КПД двигателя, то есть т] = Nc/N.. В карбюраторах он равен 0,7— 0,85, в дизелях о', 73-0,87.

Литровая мощность 1Чл (измеряется в кВт/л) — это максимальная мощность двигателя, приходящая­ся на единицу рабочего объема цилиндра N^NjV^ Для карбюраторов она равна 18—40 кВт/л (у лег­ковых автомобилей больше, чем у грузовых), для дизелей 15—25 кВт.

12. Впрыскивание топлива с электронным управлением. Принципиальные схемы. Достоинства и недостатки.

Главное преимущество топливной системы впрыска любого типа — точный контроль количества топлива, введенного в двигатель. Основной принцип топливного впрыска заключается в том, что если бензин доставляется к инжектору (клапану с электрическим управлением) при постоянном разностном давлении, то количество впрыснутого топлива будет прямо пропорционально времени открытия инжектора.

Большинство систем теперь управляется с помощью электроники, даже если они содержат некоторые механические измерительные компоненты. Это позволяет системе впрыска точно соответствовать требованиям двигателя. Режимы впрыска выбираются на основе стендовых и эксплуатационных испытаний. Идеальные рабочие характеристики для большого количества эксплуатационных режимов двигателя сохраняются в постоянной памяти блока управления двигателем (ECU). Тщательный контроль вводимого количества топлива позволяет оптимально регулировать качество смеси, когда во внимание приняты буквально все рабочие факторы.

Другие преимущества электронного управления впрыском топлива состоят в том, что легко может быть блокирована подача топлива при достижении предельной скорости вращения двигателя, а информация об используемом топливе может предоставляться путевому компьютеру.

Системы с топливным впрыском разделяются на два основных класса:

• одноточечный впрыск
• многоточечный впрыск

Классификация систем впрыскивания топлива. Применение систем впрыски­вания топлива взамен традиционных карбюраторов обеспечивает повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов. Они по­зволяют в большей степени по сравнению с карбюраторами с электронным уп­равлением оптимизировать процесс смесеобразования. Однако следует отме­тить, что системы впрыскивания топлива сложнее систем топливоподачи с ис­пользованием карбюраторов из-за большего числа подвижных прецизионных механических элементов и электронных устройств и требуют более квалифици­рованного обслуживания в эксплуатации.

Классификация способов впрыскивания топлива

При распределенном впрыскивании топливо подается в зону впускных клапа­нов каждого цилиндра группами форсунок без согласования момента впрыски­вания с процессами впуска в каждый цилиндр (несогласованное впрыскивание) или каждой форсункой в определенный момент времени, согласованный с от­крытием соответствующих впускных клапанов цилиндров (согласованное впры­скивание). Системы распределенного впрыскивания топлива позволяют повы­сить приемистость автомобиля, надежность пуска, ускорить прогрев и увеличить мощность двигателя.

При распределенном впрыскивании топлива появляется возможность приме­нения газодинамического наддува, расширяются возможности в создании раз­личных конструкций впускного трубопровода. Однако у таких систем по сравнению с центральным впрыскиванием больше погрешность дозирования топлива из-за малых цикловых подач. Идентичность составов горючей смеси по цилин­драм в большей степени зависит от неравномерности дозирования топлива форсунками, чем от конструкции впускной системы.

При центральном впрыскивании топливо подается одной форсункой, устана­вливаемой на участке до разветвления впускного трубопровода. Существенных изменений в конструкции двигателя нет. Система центрального впрыскивания практически взаимозаменяема с карбюратором и может применяться на уже эксплуатируемых двигателях. При центральном впрыскивании по сравнению с карбюратором обеспечивается большая точность и стабильность дозирования топлива. Особенно эффективна в отношении повышения топливной экономич­ности система центрального впрыскивания топлива в сочетании с цифровой си­стемой зажигания. Конструкция данной системы существенно проще системы распределенного впрыскивания.

Системы впрыскивания топлива с электронным управлением. Структурная схема системы впрыскивания топлива с программным управлением приведена на рис. 3.9.