Bilans energetyczny silnika spalinowego

Równanie mocy silnika spalinowego I rodzaju

Średnie ciśnienie indykowane

s

i

i

V

L

p

=

Średnie ciśnienie użyteczne

s

e

e

V

L

p

=

Moc indykowana

c

τ

L

N

obieg

i

i

⋅

=

c – liczba cylindrów

2

Moc użyteczna

c

τ

L

N

obieg

e

e

⋅

=

Czas obiegu

[

]

τ

min

/

obr

n

30

τ

obieg

⋅

=

Współczynnik suwowości

4

;

2

τ

=

τ

30

n

c

V

p

N

s

e

e

⋅

⋅

⋅

⋅

=

Objętość skokowa silnika

c

V

V

s

ss

⋅

=

3

Równanie mocy silnika spalinowego I rodzaju

τ

30

n

V

p

N

ss

e

e

⋅

⋅

⋅

=

N

e

[W];

p

e

[Pa];

V

ss

[m

3

]; n[obr/min]

ω

M

N

e

e

⋅

=

Ne [W]; Me [N·m]; ω [rad/s]

30

n

π

ω

⋅

=

τ

π

V

p

M

ss

e

e

⋅

⋅

=

4

Równanie mocy silnika spalinowego I rodzaju – obliczenia

τ

30

n

V

p

N

ss

e

e

⋅

⋅

⋅

=

N

e

[W];

p

e

[Pa];

V

ss

[m

3

]; n[obr/min]

Dane

MPa

1

p

e

=

1

min

6000

n

−

=

3

ss

cm

1500

V

=

Obliczenie

kW

75

W

75000

4

30

6000

10

1500

10

1

N

6

6

e

=

=

⋅

⋅

⋅

⋅

⋅

=

−

5

ω

M

N

e

e

⋅

=

Ne [W]; Me [N·m]; ω [rad/s]

30

n

π

ω

⋅

=

τ

π

V

p

M

ss

e

e

⋅

⋅

=

m

N

4

,

119

4

10

1500

10

1

M

6

6

e

⋅

=

⋅

π

⋅

⋅

⋅

=

−

6

Związek między sprawnością ogólną i jednostkowym
zużyciem paliwa

Natężenie przepływu paliwa
zużywanego przez silnik

obieg

f

f

m

G

τ

=

Jednostkowe zużycie paliwa

e

f

f

N

G

g

=

Sprawność ogólna

Q

L

η

e

e

=

Moc użyteczna

obieg

e

e

τ

L

N

=

7

Ciepło dostarczone do obiegu

f

f

m

W

Q

⋅

=

Po podstawieniach

f

e

f

W

1

g

⋅

η

=

8

Równanie mocy silnika spalinowego II rodzaju

t

f

a

stech

a

a

L

m

m

m

m

⋅

=

=

λ

a

ss

a

t

a

v

V

m

m

m

ρ

⋅

=

=

η

obieg

f

f

m

G

τ

=

n

τ

30

τ

obieg

⋅

=

f

e

f

W

1

g

⋅

η

=

9

Po podstawieniu

Równanie mocy silnika spalinowego II rodzaju

a

v

e

t

f

e

L

W

p

ρ

⋅

η

⋅

λ

η

⋅

=

10

Bilans cieplny silnika spalinowego

r

ch

ex

e

Q

Q

Q

Q

Q

+

+

+

=

Q – ciepło doprowadzone do obiegu na skutek spalania paliwa
Q

e

= L

e

– ciepło równoważne pracy użytecznej

Q

ex

– energia wewnętrzna spalin (bez energii kinetycznej spalin)

Q

ch

– ciepło odprowadzone do czynnika chłodzącego

Q

r

– reszta:

–

energia wypromieniowywana

–

energia równoważna napędowi osprzętu

–

energia równoważna energii kinetycznej spalin

–

energia tracona na skutek spalania niecałkowitego
i niezupełnego

Praca tarcia jest zawarta w Q

ch

i Q

r

(promieniowanie).

11

Objętościowy wskaźnik mocy

n

p

τ

30

1

V

N

N

e

ss

e

l

⋅

⋅

⋅

=

=

Moc tłokowa – wskaźnik obciążenia cieplnego silnika

t

ss

e

t

e

F

1

n

V

p

τ

30

1

F

N

⋅

⋅

⋅

⋅

⋅

=

S

F

c

V

t

ss

⋅

⋅

=

S

c

V

F

ss

t

⋅

=

n

S

p

τ

30

1

F

N

e

t

e

⋅

⋅

⋅

⋅

=

12

Średnia prędkość tłoka

suw

t

τ

S

c

=

n

30

n

60

2

1

τ

suw

=

⋅

=

t

suw

[s]

n [obr/min]

30

n

S

c

t

⋅

=

c

t

[m/s];

S [m];

n [obr/min]

t

e

t

e

c

p

τ

1

F

N

⋅

⋅

=

Wskaźnik wysilenia

t

e

c

p

⋅