Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сайт Георгия Таненгольца;>Главная -> | ->Мой профиль -> | ->Регистрация -> | ->Выход -> | ->Вход -> | RSS

—> Сайт Георгия Таненгольца —> Главная | —> Мой профиль | —> Регистрация | —> Выход | —> Вход | RSS

—> —>Категории раздела —>

—> —>Статистика —>

Каталог статей

Список всех статей быстрый поиск по темам

Остальные статьи на тему «Дизель»

Почему дизель экономичнее?

У дизеля более высокая степень сжатия, а чем выше степень сжатия, тем выше экономичность и меньше расход топлива.

Автомобильный дизель мощность 100 сил. при среднемесячном расчете расходует 5-7 литров бензина на 100 км пробега
Бензиновый двигатель расходует 7-9 литров на 100 км. разница не очень большая и если вам удаётся уложиться в этот расход, то Вы хороший водитель.
Если расход заметно больше, то у Вас, либо старый автомобиль, либо вы плохой водитель.

Почему бензиновый автомобиль расходует больше топлива при таком же пробеге.
Энергии в бензине и дизельном топливе содержится примерно одинаково, значит, бензиновый двигатель большую часть своей энергии теряет зря, просто на нагрев окружающего воздуха.

Дизель лучше использует тепло от сгоревшего топлива, а значит, для работы ему нужно меньше топлива.

Дизельный двигатель – это такой двигатель, в котором топливо под высоким давлением впрыскивается в конце такта сжатия, в сжатый воздух. Воздух от сжатия имеет очень высокую температуру. Мелко распыленное топливо смешивается с горячим воздухом очень короткое время, и воспламеняется. Это называется «Самовоспламенение», поэтому двигатель называется «с самовоспламенением»

Бензиновый двигатель – это такой двигатель, в котором топливо под небольшим давлением впрыскивается во впускной коллектор, и смешивается с воздухом еще в процессе наполнения и сжатия. В конце сжатия готовая смесь бензина и воздуха должна вспыхнуть, но само это не происходит, нужна электрическая искра. От нее смесь загорается. Это называется «Принудительное воспламенение», поэтому двигатель называется «с принудительным воспламенением»

Главная причина высокой экономичности дизеля в том, что у дизеля высокая степень сжатия, у бензинового двигателя нельзя сделать такую высокую степень сжатия, начнется детонация

Смесь должна сгорать с такой скоростью, с которой газы могут толкать поршень. Если смесь взрывается, то получается не толчок, а удар в поршень — это называется детонацией.

Самая существенная разница состоит в том, у бензинового двигателя смесь бензина и воздуха готовится заранее и сгорает готовая смесь, такая смесь может детонировать. В дизеле смесь готовится только перед самым сгоранием и в процессе сгорания, то есть, очень короткое время, в таких условиях детонация невозможна, именно поэтому в дизеле можно сильно повышать степень сжатия.

При высокой степени сжатия, сгорающие газы превращают свою энергию в давление более эффективно, чем, при низкой степени сжатия, когда значительная часть тепла просто уходит в стенки.

Дальше можно не читать. но если интересно, можно порассуждать.

Коэффициент полезного действия

– КПД определяет, сколько энергии топлива превращается в мощность двигателя,

Чем выше КПД, тем больше мощность получается из данной порции топлива.
КПД дизеля выше, чем КПД бензинового двигателя, поэтому для получения одинаковой мощности дизелю нужно меньше топлива, чем бензиновому двигателю.

КПД зависит от двух факторов – Степени сжатия и совершенства процесса сгорания.

Дизель имеет высокую степень сжатия, но плохой процесс сгорания

Бензиновый двигатель имеет более совершенный процесс сгорания, но низкую степень сжатия.

Главная причина высокой экономичности дизеля в том, что у дизеля высокая степень сжатия, у бензинового двигателя нельзя сделать такую высокую степень сжатия. Степень сжатия у дизеля до 22, а у бензинового двигателя до 10.

Для повышения КПД главное, создать высокую степень сжатия.

Степень сжатия – это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Двигаясь снизу вверх, поршень сжимает воздух (или смесь). Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается воздух. Чтобы усилить степень сжатия, надо уменьшить объем камеры сгорания. В бензиновом двигателе смесь сжимается примерно в 10 раз, в дизельном двигателе воздух сжимается примерно в 22 раза. Высокая степень сжатия у дизеля нужна не только для повышения КПД, но и для нагревания воздуха до высокой температуры, необходимой для воспламенения топлива.

Если так, то почему, в бензиновом двигателе, у которого более совершенный процесс сгорания, не сделать такую же степень сжатия, как у дизеля? Тогда и совершенный процесс дает высокий КПД, и степень сжатия дает высокий КПД, получится идеальный двигатель.

В бензиновом двигателе нельзя сделать степень сжатия больше 11 . При более высокой степени сжатия, начнется взрывное сгорание, которое называют детонацией. Детонация, не только не может создать нормального толчка в поршень, но и приводит разрушению двигателя. При такой же степени сжатия, как у дизеля в бензиновом двигателе вместо нормального сгорания, произойдёт взрыв горючей смеси, и поршень просто пробьёт.

Идея дизельного принципа в том, чтобы двигатель мог работать без детонации. Если детонация невозможна, то это позволяет повышать степень сжатия.

Смесь в дизеле создается, когда уже начинается рабочий ход, то есть очень короткое время и она сразу сгорает. Первые порции топлива уже горят, а остальные еще подаются. В таких условия детонация невозможна, чтобы взорвать смесь, нужно время для ее подготовки. В дизельном процессе этого времени нет. У бензинового двигателя смесь готовится долго (впуск, сжатие), и такая смесь готова к детонации.

Почему при высокой степени сжатия повышается КПД? Почему в дизельном двигателе нужно сжигать меньше топлива, а бензиновом больше?

Если в закрытом объеме сгорает газ, то давление газа будет расти (например, пороховые газы выталкивают пулю)

Рост давления, толкает поршень. Чем меньше объем камеры сгорания, тем больше получается давление при данной температуре сгорающих газов.

В бензиновом двигателе степень сжатия меньше — камера сгорания больше, и, чтобы создать в ней достаточное давление, нужно поддерживать высокую температуру сгорающих газов, поэтому и приходится сжигать больше топлива.

Есть еще одна причина меньшего расхода топлива дизеля — у дизеля вообще нет дроссельной заслонки.

В реальной эксплуатации дизель экономичнее не только потому, что у него более высокий КПД, но и потому, что по условиям движения автомобиля, он почти всегда, работает в более экономичном режиме, чем бензиновый.

Это объясняется тем, что большую часть времени любой двигатель работает на частичной нагрузке – средняя скорость, ровная дорога.

У дизеля нет дроссельной заслонки . Для регулирования мощности у дизеля меняется количество топлива. При нажатии на газ топливо впрыскивается дольше, и смесь становится богаче, сгорает больше топлива, мощность растет.

Для регулирования мощности бензинового двигателя стоит дроссельная заслонка . При нажатии на газ заслонка открывается, и в цилиндр попадает больше смеси, а качество (состав смеси) остается примерно таким же Для получения максимальной мощности заслонка полностью открыта. Дроссельная заслонка это большой недостаток двигателя

Дизель наиболее экономично работает при частичной нагрузке,то есть, при движении со средней скоростью, (при среднем положении педали газа), когда двигатель в зоне наилучшей экономичности.

С ростом нагрузки, экономичность дизеля ухудшается.

Сильнее нажимаем на педаль газа, впрыск топлива идет дольше и догорание происходит, когда поршень заметно уходит вниз, давление на поршень ослабевает, тепло уходит в стенки и КПД снижается.

Для бензинового двигателя с ростом нагрузки экономичность улучшается.

Чем сильнее нажимаем на педаль, тем лучше экономичность. Открывается дроссельная заслонка, легче засасывать свежую смесь, больше наполняется цилиндр, больше смеси сжимается, уменьшается относительное количество остаточных газов, давление в конце сжатия увеличивается, а значит, требуется относительно меньше топлива для данной мощности.

Но любой двигатель в реальной эксплуатации, почти всегда работает с прикрытой заслонкой, значит, бензиновый двигатель работает с пониженным КПД и повышенным расходом топлива.

Бензиновый двигатель наиболее экономичен на максимальной нагрузке, когда педаль газа полностью нажата, но, такой режим бывает редко, поэтому, в основном, он работает при отпущенной педали с прикрытой заслонкой, то есть, в зоне худшей экономичности.

Читать еще:  Где находится датчик давления масла двигатель 4м40

Нельзя путать экономичность и расход топлива. Экономичность определяет расход топлива.

Чем выше экономичность, тем ниже эксплуатационный расход топлива.

При нажатии на газ расход топлива обязательно растет, экономичность бензинового двигателя улучшается, а дизельного двигателя ухудшается.

По мере отпускания газа, расход топлива снижается, но, у дизельного двигателя снижается сильно, а у бензинового двигателя не так сильно.

Это понятно на цифрах

Например, при полностью нажатом газе бензиновый двигатель развивает полную мощность и тратит 20 литров на 100км.

Дизель, при полностью нажатом газе, развивает полную мощность и тратит 20 литров на 100 км.

Если нажимать газ до половины, то получится у бензинового двигателя расход 12 литров на 100 км, а у дизеля 8 л на 100 км.

Один и тот же автомобиль, например, Газель может быть с дизельным двигателем 100 л.с и с бензиновым двигателем 100 л.с.

При средней скорости расход бензинового двигателя будет 12 л. на 100 км. пробега, дизельного двигателя 8л. на 100 км. пробега.

При максимальной скорости расход будет примерно одинаков. При нажатии на педаль экономичность бензинового двигателя улучшается, а дизельного двигателя ухудшается.

Устройство автомобилей

Топливная экономичность автомобиля

Снижение расхода топлива автомобилями, оснащенными двигателями внутреннего сгорания, — важнейшее направление деятельности всех заинтересованных структур, начиная от конструкторов и разработчиков автотранспортных средств, опытно-испытательных и ремонтно-технических служб и структур, и, конечно же, юридических и физических лиц, эксплуатирующих эти средства – различных предприятий, в том числе – автотранспортных (т. е. зарабатывающих на автоперевозках), организаций и фирм, а также частных лиц.
Достаточно сказать, что затраты на автомобильное топливо в автотранспортных предприятиях составляют до 15% всех эксплуатационных затрат, а для частных лиц эта доля может превышать 60% эксплуатационных расходов.
При этом важно не только поддерживать высокую топливную экономичность автомобиля, но и организовывать правильное техническое обслуживание и хранение автотранспортных средств, а также хранение, транспортирование и раздачу топлива. В противном случае будут иметь место не только убытки в связи с неэффективным расходом топлива, но и загрязнение окружающей среды продуктами сгорания в отработавших газах автомобилей, а также в результате утечки и пролива нефтепродуктов.

Топливной экономичностью называют совокупность свойств автомобиля, определяющих расходы топлива при выполнении транспортной работы в различных условиях эксплуатации.
Топливная экономичность автомобиля в значительной степени определяется такими показателями двигателя, как часовой расход топлива Gт и удельный расход топлива gе . Основным эксплуатационным показателем топливной экономичности автомобиля является расход топлива на 100 км пробега (путевой расход) – QL .
Для оценки эффективности использования топлива при выполнении транспортной работы в автотранспортных предприятиях используют такой показатель, как расход топлива на единицу транспортной работы Q , который определяется, как отношение фактического расхода топлива к объему выполненной автомобилем транспортной работы.

Удельный расход топлива рассчитывается по формуле:

где Nе – эффективная мощность двигателя.

Выразим эффективную мощность Nе через уравнение мощностного баланса:

Тогда часовой расход топлива определится из соотношения:

Путевой расход топлива QL зависит от часового расхода топлива:

где ρт – плотность топлива.

Выразив часовой расход Gт через удельный расход gе , получим:

Полученную формулу называют уравнением расхода топлива.

Оценочные показатели топливной экономичности автомобилей установлены ГОСТ 20306-90. К таким показателям относятся:

  • контрольный расход топлива (КРТ);
  • расход топлива в магистральном ездовом цикле на дороге (РТМЦ);
  • расход топлива в городском ездовом цикле на дороге (РТГЦД);
  • расход топлива в городском цикле на стенде (РТГЦ);
  • топливная характеристика установившегося режима двигателя (ТХ);
  • топливно-скоростная характеристика на магистрально-холмистой дороге (ТСХ).

Данные оценочные показатели стандартом не нормируются. Их используют при сравнительной оценке уровня топливной экономичности данного автомобиля с лучшими аналогами, а также для косвенной оценки технического состояния автомобиля.

Контрольный расход топлива КРТ определяют для всех категорий автотранспортных средств при заданных значениях скорости v , (которая может отличаться для различных категорий АТС) при движении по прямой горизонтальной дороге на высшей передаче. Скорость v , при которой определяется КРТ, зависит от типа и назначения транспортного средства, а также от его массы.

Топливно-экономические характеристики автомобиля

Топливная характеристика автомобиля представляет собой зависимость расхода топлива при равномерном движении автомобиля от скорости движения, дорожного сопротивления и включенной передачи.
Для наглядности топливная характеристика изображается в виде графика (рис. 1), по которому можно определить зависимость расхода топлива QL от скорости автомобиля v и коэффициента дорожного сопротивления ψ при движении автомобиля на заданной передаче.
Можно решить и обратную задачу: определять максимальную возможную скорость, которую способен развить автомобиль при данном расходе топлива на конкретном дорожном полотне. Задачи подобного рода возникают при выявлении экономически целесообразной скорости движения автомобиля на автомагистралях.

Каждая кривая графика топливной характеристики имеет характерные точки, определяющие минимальный расход топлива при движении по дороге с коэффициентом сопротивления ψ (например, Qmin при ψ1 ).

Другие характерные точки кривых (конечные) определяют расход топлива при полной нагрузке двигателя, что соответствует максимально возможной при данном коэффициенте ψ скорости движения автомобиля (точки a, b, c). Огибающая кривая А — А1, проведенная через эти точки, представляет собой изменение путевого расхода топлива при полной нагрузке двигателя на дорогах с различными значениями коэффициента ψ .

Топливно-экономическая характеристика автомобиля может быть построена по данным дорожных испытаний автомобиля. В этом случае расход топлива на 100 км пробега замеряется непосредственно для различных значений дорожного сопротивления.

Экономическая характеристика может быть построена и аналитическим путем на основании скоростной характеристики двигателя.

Топливно-экономическая характеристика автомобиля не учитывает дополнительный расход топлива при пуске и прогреве двигателя, расход топлива в пунктах погрузки и выгрузки, где автомобиль маневрирует и использует специальные средства для погрузки выгрузки (автомобили-самосвалы, автомобили-самопогрузчики и т. п.), а также простаивает под погрузкой или разгрузкой с работающим двигателем. Эти затраты учитываются специальными нормами расхода топлива.

В общем случае топливно-экономическая характеристика устанавливает зависимость расхода топлива от двух эксплуатационных факторов – скорости движения автомобиля и состояния дороги. Однако помимо этого существует большое число и других факторов, оказывающих существенное влияние на топливную экономичность автомобиля.

Факторы, влияющие на топливную экономичность автомобиля

Существенное влияние на топливную экономичность автомобиля оказывают следующие факторы:

  • экономичность двигателя;
  • масса автомобиля;
  • расход энергии на преодоление сил трения в трансмиссии;
  • сила сопротивления качению колес автомобиля;
  • сила сопротивления инерции;
  • условия движения;
  • стиль вождения автомобиля;
  • техническое состояние автомобиля.

Экономичность двигателя и определяющие ее факторы рассматривались в теории ДВС. Часовой расход топлива возрастает с увеличением объема цилиндров, частоты вращения коленчатого вала, коэффициента наполнения и плотности воздуха.
Если рабочий объем цилиндров (как и тактность) для данного двигателя является величиной неизменной, то частота вращения коленчатого вала зависит от условий эксплуатации, а плотность воздуха – от климатических условий. Так, с увеличением температуры окружающей среды и высоты над уровнем моря плотность воздуха уменьшается.

Коэффициент наполнения характеризует качество газообмена в двигателе и на часовой расход топлива влияет прямо пропорционально. Изменение этого коэффициента находится в зависимости от множества других факторов, преимущественно конструкционных и технологических.
Улучшается топливная экономичность также при применении электронной системы зажигания, установке микропроцессоров для оптимизации регулирования состава смеси и опережения зажигания, использовании системы непосредственного впрыскивания бензина.

Для повышения топливной экономичности все более широкое распространение получает применение наддува и охлаждения нагнетаемого воздуха как в дизельных, так и в бензиновых двигателях. В результате применения наддува при неизменной максимальной мощности двигателя можно уменьшить удельные расходы на частичных нагрузках, что позволяет экономить до 10% топлива. Кроме того, при этом увеличивается запас крутящего момента, что также благоприятно сказывается на топливной экономичности.

Полную массу автомобиля желательно снижать путем уменьшения его собственной массы (т. е. без уменьшения грузоподъемности). Это можно осуществить путем рациональной компоновочной схемы автомобиля, широкого применения прогрессивных облегченных и высокопрочных материалов, создавая равнопрочные конструкции при меньшей массе.
Снижение массы автомобиля дает существенную экономию топлива, поскольку масса влияет и на силу сопротивления качению колес, и на инерционные силы, и на силы, возникающие при преодолении подъемов. Для сравнения: при уменьшении массы грузового автомобиля на 10% экономия топлива может достигать 5…6% (для дизелей) и 6…8% (для карбюраторных двигателей), а при движении по горным дорогам экономия топлива может достигать 10%.

Читать еще:  Двигатель 2112 как установить его на ваз 2106

Положительный эффект для топливной экономичности может быть получен использованием автопоездов вместо одиночных грузовых автомобилей. Масса прицепа существенно меньше массы автомобиля-тягача, а их грузоподъемность примерно одинакова. В результате общая масса автопоезда из тягача с прицепом будет меньше массы двух грузовых автомобилей при одинаковой производительности.
Использование автопоездов позволяет существенно снизить удельный расход топлива на единицу выполненной транспортной работы.

Оптимизация параметров трансмиссии позволяет получить экономию топлива до 10…15% без потери производительности автомобиля. Потери энергии на трение в узлах трансмиссии снижаются путем улучшения качества обработки трущихся поверхностей и улучшения условий смазки, особенно в зимнее время, когда повышается вязкость смазочного материала, снижая КПД трансмиссии.

Сопротивление качению зависит от величины сил внутреннего трения в шине колеса, а эти силы увеличиваются с ростом толщины протектора шины. Однако толщина протектора напрямую влияет на срок службы шины, поэтому конструкторам приходится изыскивать пути снижения толщины протектора без ущерба надежности и сроку службы покрышки. Так, шины с радиальным расположением корда оказывают меньшее сопротивление качению, чем диагональные шины. Положительно влияет на снижение сопротивления качению применение металлокордного бреккера.
Значительный перерасход топлива вызывает снижение давления воздуха в шинах и неправильно выбранный режим движения.

Инерционное сопротивление наиболее существенно при интенсивном разгоне автомобиля на низших передачах, где ускорение разгона наибольшее. Так, например, составляющая расхода топлива, обусловленная сопротивлением инерции, при разгоне автопоезда с дизелем (полная масса 28 т) с места составляет 21%, а при разгоне в интервале от 40 до 90 км/ч – до 5%. Снизить эту составляющую можно за счет уменьшения полной массы автомобиля.

Повышение топливной экономичности автомобиля достигается не только путем совершенствования подвижного состава, но и улучшением состояния дорог. Так, при ухудшении профиля дорожного покрытия от асфальтобетонного до булыжного, скорость грузового автомобиля снизится примерно на 35…40%, а расход топлива увеличится на 30…40%.

В горных и городских условиях существенное влияние на расход топлива оказывают повороты дорог, частые переключения передач с высших на низшие, что отрицательно сказывается на топливной экономичности. Характерно, что городские маршруты влияют на расход топлива даже больше, чем в горной местности.

Стиль вождения автомобиля тоже влияет на его экономичность. Это проявляется в том, что каждая случайная остановка автомобиля ухудшает его экономичность, поскольку влечет пуск двигателя и разгон на низших передачах. Увеличение расхода топлива вызывают интенсивное торможение, работа двигателя на холостом ходу при стоянке автомобиля, неправильное переключение передач при разгоне, неправильное использование выбега (движение накатом). При разгонах передачи должны переключаться с возрастающей частотой вращения коленчатого вала и уменьшением времени разгона на каждой передаче.
Показательно, что пятидневное обучение малоопытных водителей экономичному вождению автомобиля позволяет добиться экономии топлива не менее, чем на 5%, а месячные курсы – до 15…25%.

Для облегчения выбора оптимальных режимов работы двигателя и автомобиля используются электронные устройства, которые либо сами осуществляют управление двигателем и трансмиссией, либо выдают информацию, на основе которой водитель может принимать решение об оптимизации режима движения. Так, в настоящее время широкое распространение получают устройства «Стоп-старт», автоматически выключающие двигатель при переходе на холостой режим во время стоянки, и запускающие двигатель при нажатии водителем на педаль подачи топлива.

Техническое состояние автомобиля существенно влияет на непроизводительные энергетические затраты, вызывая повышение расхода топлива. Наиболее значительное влияние оказывают неисправности двигатели, особенно – системы питания.
К неисправностям шасси, негативно влияющим на расход топлива, относятся неправильная регулировка зубчатых колес главной передачи, радиально-упорных подшипников и тормозных механизмов, снижение давления воздуха в шинах, неправильно отрегулированное схождение колес. Эти неисправности могут привести к увеличению расхода топлива на 10…20%.

Мощность и экономичность дизеля

За один цикл в цилиндре совершается полезная работа, соответствующая на индикаторной диаграмме (рис. 4.8) площади, ограниченной линиями сжатия, сгорания и расширения. Площадь же, ограниченная линиями впуска и выпуска, обычно из-за ее малой величины не учитывается. Площадь индикаторной диаграммы можно заменить равновеликим по площади прямоугольником 1-2-3-4 с тем же основанием. Тогда высота этого прямоугольника будет условным, постоянным в течение хода давлением. Его так и называют средним индикаторным давлением. Среднее индикаторное давление р, — это такое условное постоянное давление, которое, действуя на протяжении одного хода поршня, совершает работу, равную индикаторной работе 1_, за весь цикл.

Рис. 4.8. Определение характеристик цикла по индикаторной диаграмме

Полезная работа газов в цилиндре, называемая индикаторной работой, за цикл будет равна Ь1=УнРы Дж. Так как р, = 1_,/11„ Па, то, другими словами, р,- есть работа газов за цикл, отнесенная к единице рабочего объема цилиндра. Мощность 1V,-, развиваемая газами в цилиндрах двигателя, называется индикаторной. Если измерить ее в кВт, то р, V* пг А/,= , , (4.1)

где р, — среднее индикаторное давление, Па; п — частота вращения, об/мин; Ун — рабочий объем, м3; т — тактность (число тактов за цикл) двигателя (для четырехтактного т = 4, для двухтактного т = 2); г — число цилиндров двигателя.

Индикаторная мощность, развиваемая газами в цилиндрах двигателя, при передаче на коленчатый вал двигателя частично затрачивается на трение поршней в цилиндрах, трение в подшипниках и на работу топливных, масляных и водяных насосов, воздушного нагнетателя и других агрегатов и узлов, размещенных на двигателе, обслуживающих его и имеющих привод от его коленчатого вала.

Эти затраты работы называются механическими потерями Ь№ и соответствующая им мощность — мощностью механических потерь Л/„. Если представить работу потерь в виде 1-м = Улрм, то величину р„ можно назвать средним давлением механических потерь (см. рис. 4.8).

Мощность, снимаемая с коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, называется эффективной мощностью. Она равна Л/е = Лг,- — Л/„. При определении Л/е вводят понятие о среднем эффективном давлении ре.

Эффективная работа за цикл Ье = = 1; — и = (р1—рм)Уи = РеУи, откуда ре = р1 — рм.

Среднее эффективное давление представляет собой условное постоянное давление, которое, действуя на поршень в течение одного хода поршня, совершает работу, равную эффективной работе за цикл. Иными словами, это эффективная работа за цикл, отнесенная к объему цилиндра (ре — Ье//н) ■ Среднее эффективное давление характеризует полезную работу двигателя с учетом не только тепловых потерь (они учитываются р,), но и механических.

Эффективная мощность Ые подсчи-тывается так же, как и индикаторная, но вместо среднего индикаторного давления р,- в формулу подставляется значение среднего эффективного давления ре.

Анализ формулы мощности двигателя (4.1) позволяет дать сравнительную оценку двух- и четырехтактных дизелей.

В двухтактном двигателе по сравнению с четырехтактным при одинаковых размерах цилиндров и равной скорости вращения за одно и то же время происходит вдвое больше рабочих циклов и теоретически может быть получена вдвое большая мощность. В действительности же из-за недоиспользования части хода поршня, занятой окнами, затрат мощности на продувку и несовершенство очистки цилиндра от газов мощность двухтактного цикла при одинаковых параметрах процесса превышает мощность четырехтактного не в 2, а примерно в 1,5-1,7 раза.

Наряду с повышенной мощностью двухтактные двигатели имеют большую равномерность вращения коленчатого вала и более простой газораспределительный механизм. Благодаря указанным преимуществам на тепловозах широко применяют двухтактные двигатели. Однако форсирование мощности при ограниченных габаритах легче осуществить в четырехтактном цикле из-за возможности использовать простую схему турбо-наддува и меньшей теплонапряжен-ности дизеля. У четырехтактных дизелей с наддувом удалось получить лучшие параметры теплового процесса и больший к.п.д., а значит, и меньший расход топлива, чем у двухтактных.

По этим причинам на современных и перспективных мощных тепловозах предусматривается использование четырехтактных дизелей.

Индикаторный, механический и эффективный к.п.д. Отношение количества теплоты, преобразованного в работу газов в цилиндре двигателя, к количеству теплоты, введенному в двигатель с топливом, называется индикаторным к.п.д. двигателя н,-.

Читать еще:  Что такое пальцы в двигателе приора

Если на 1 кВт в 1 ч расходуется кг, топлива, а теплота сгорания топлива 0_п, кДж/кг, то количество теплоты, введенной в цилиндр в расчете на 1 кВт в 1 ч, равно giQн, кДж. Работа 1 кВт в 1 ч эквивалентна 3600 кДж. Тогда и,==,?600 . Зна-чения индикаторного к.п.д. дизелей находятся в пределах 0,44-0,50. Отношение эффективной мощности к индикаторной называется механическим к.п.д.: г|м = Ые/’М. Для современных дизелей г)„ = 0,80-^-0,88. Механический к.п.д. обычно увеличивается с повышением нагрузки двигателя.

Отношение количества теплоты, эквивалентного эффективной работе дизеля, к количеству теплоты, подведенному с топливом, называется эффективным к.п.д. дизеля и обозначается У]/.

где — удельный эффективный расход топлива, кг/(кВт-ч).

При оптимальной нагрузке дизеля ^ = 0,394-0,43.

Эффективный, индикаторный и механический к.п.д. связаны между собой: г|(.= Г1,Г|м.

Для оценки эффективности работы д.в.с. часто вместо к.п.д. двигателя используют величину удельного эффективного расхода топлива т. е. расхода топлива на единицу его полезной (эффективной) работы [в кг/(кВт-ч) или кг/(л.с.-ч)]. Удельный расход определяется экспериментально при испытаниях двигателя: измеряется общий расход топлива в дизелем за единицу времени (кг/ч) при работе с постоянной мощностью Ые (кВт). Тогда я ч) или кг/(л.с.-ч)].

Современные тепловозные дизели на расчетных режимах имеют удельные расходы топлива ge на уровне 200-220 г/(кВт-ч) [150-160 г/(л.с.-ч.)].

Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на топливную экономичность автомобиля

Факторы, влияющие на расход топлива автомобилями, могут быть классифицированы и объединены в три основные группы: технологические, конструктивные и эксплуатационные.

Влияние технологических факторов на расход топлива связано, в основном, с величиной допусков и качества обработки основных элементов автомобиля, с качеством проведения сборочных и контрольно – регулировочных операций, а также с эффективностью метрологического обеспечения ОТК автомобилестроительных и ремонтных заводов, автотранспортных предприятий и станций технического обслуживания.

Особое влияние на топливную экономичность автомобилей с карбюраторными двигателями оказывают размеры топливных и воздушных жиклеров карбюраторов, технологический допуск на изготовление которых, например, для грузовых автомобилей составляет 3%, что приводит к технологическому допуску по расходу топлива до 6. 8%. Также существенное влияние на топливную экономичность оказывают различие в пропускной способности главных жиклеров отдельных камер карбюратора, не герметичность и неоптимальное включение клапана экономайзера, наличие заусениц в диффузорах карбюратора, дефекты в топливных и эмульсионных каналах, не плотность в системе ускорительного насоса и т. п.

У дизельных двигателей существенную роль играют зазоры у сопрягаемых деталей топливной аппаратуры, т. е. плотность плунжерных пар насоса высокого давления и пары «запорная игла – распылитель» форсунок, герметичность запирающих элементов линии высокого давления топлива и ее гидравлическое сопротивление, правильность и точность регулировок форсунок и клапанов по давлению их открытия, равномерность цикловой подачи топлива и начала впрыскивания различных секций топливного насоса и т. п.

К наиболее важным эксплуатационным факторам, определяющим эффективность топливо использования в условиях транспортного процесса, относят: организацию дорожного движения; техническое состояние подвижного состава и автомобильных дорог; мастерство водителей; атмосферные условия; коэффициенты использования грузоподъемности и пробега автомобиля и др.

К конструктивным факторам, определяющим базовый расход топлива (топливную экономичность) относятся: весовые и аэродинамические параметры автомобиля, тип и конструктивные особенности двигателя (способ смесеобразования, степень сжатия, форма камеры сгорания, количество цилиндров, ход и диаметр поршней, частота вращения коленчатого вала двигателя и т. д.), совершенство рабочего процесса двигателя, неравномерность распределения горючей смеси (топлива) по цилиндрам, система обезвреживания отработавших газов, тип и характеристики шин и трансмиссии, конструкция ходовой части и т. п.

На топливную экономичность оказывает влияние также правильный выбор передаточного отношения главной передачи, числа передач и передаточных чисел коробки передач. Увеличение числа передач улучшает топливную экономичность автомобиля. В связи с этим на современных грузовых автомобилях получили распространение многоступенчатые коробки передач (8…10 ступеней). Увеличение числа ступеней ограничено, поскольку, чем больше число ступеней, тем сложнее управление автомобилем.

Для высокоскоростных автомобилей на топливную экономичность существенное влияние может также оказывать обтекаемость кузова.

Из эксплуатационных факторов наибольшее влияние на топливную экономичность оказывают скорость движения, степень использования грузоподъемности и выбор передачи в коробке передач.

Из топливно-экономической характеристики (рис. 26) видно, что с увеличением скорости движения путевой расход топлива при малых скоростях уменьшается, достигает минимального значения при некоторой оптимальной скорости движения, а затем существенно возрастает. Такая зависимость путевого расхода топлива от скорости движения объясняется тем, что с изменением скорости одновременно изменяются две величины, входящие в уравнение расхода топлива установившегося движения автомобиля, а именно удельный расход топлива и сила сопротивления воздуха.

При малых скоростях движения сила сопротивления воздуха невелика и почти не оказывает влияния на топливную экономичность. Основное влияние в этом случае оказывает изменение удельного расхода топлива, зависящего от изменения степени использования мощности двигателя U. При увеличении скорости движения степень использования мощности двигателя возрастает, в связи с чем, как видно из экономической характеристики двигателя (рис. 27), удельный расход топлива уменьшается, а, следовательно, уменьшается также и путевой расход топлива.

Начиная с некоторой скорости движения, сила сопротивления воздуха начинает оказывать существенное влияние на расход топлива, и уменьшение расхода замедляется. Начиная с той скорости движения, которая на топливно-экономической характеристике обозначена Va опт, увеличение расхода топлива за счет возрастания силы сопротивления воздуха перекрывает уменьшение его за счет снижения удельного расхода топлива.

Увеличение веса груза, перевозимого автомобилем, всегда приводит к увеличению путевого расхода топлива. Однако удельный путевой расход топлива qпу, т.е. путевой расход, отнесенный к единице перевозимого груза, при этом может как увеличиваться, так и уменьшаться. Для того чтобы проанализировать изменение удельного путевого расхода топлива при изменении веса перевозимого груза, удобнее представить уравнение расхода топлива в таком виде:

, (99)

где Gгр – вес перевозимого груза;

Gсн – снаряженный вес автомобиля (вес автомобиля без груза);

Из формулы (99) видно, что при увеличении веса перевозимого груза два члена множителя, стоящего в квадратных скобках, уменьшаются. Кроме того, до определенных пределов уменьшается также удельный расход топлива gе, поскольку увеличивается степень использования мощности двигателя. Только при больших степенях использования мощности двигателя gе может увеличиваться и при этом может увеличиваться удельный расход топлива qпу. Увеличивать вес полезного груза, перевозимого непосредственно на автомобиле, можно лишь в пределах номинальной грузоподъемности автомобиля. Дальнейшее улучшение топливной экономичности возможно за счет применения автопоездов. Кроме того, так как снаряженная масса прицепных звеньев значительно ниже снаряженной массы автомобилей такой же грузоподъемности, то масса перевозимого груза с использованием прицепных звеньев увеличивается примерно вдвое, в то время как снаряженная масса автопоезда возрастает всего на 50. 60 %. В результате удельный путевой расход топлива автопоездов значительно ниже, чем у одиночных автомобилей. Однако, как отмечалось ранее, максимальная масса автопоезда ограничивается минимальной удельной мощностью двигателя, характеристикой трансмиссии и дорожными условиями. Поэтому увеличивать массу автопоезда можно только до определенных пределов.

Если при движении с одной и той же скоростью по одной и той же дороге использовать различные передачи в коробке передач, то и расход топлива будет разным.

Для объяснения причин изменения расхода топлива при движении на различных передачах воспользуемся графиком мощностного баланса автомобиля (рис. 25).

Пусть зависимость от скорости мощности, необходимой для движения автомобиля по дороге с некоторым коэффициентом дорожного сопротивления ψ, изображается кривой Оа. При скорости Vа1 возможно движение автомобиля на любой из трех передач. При этом степень использования мощности двигателя на различных передачах будет различной: на первой передаче ; на второй передаче ; на третьей передаче . Существенное, влияние на топливную экономичность автомобиля оказывают: техническое состояние его механизмов и систем, соответствие применяемых эксплуатационных материалов (топливо, смазки, охлаждающие жидкости) рекомендуемым заводом-изготовителем, соблюдение тепловых режимов, а также правильность выбора способа вождения автомобиля. Непосредственно из рисунка можно сделать заключение, что UI

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector