Тепловой баланс дизеля

Эффективность работы тепловозных двигателей характеризуется тепловым балансом, который отражает распределение введенной в двигатель теплоты по составляющим и выражается уравнением

Qt = Qe + Qr + Qb + QМ+ Qн.в+ QПp,

где Q_e – теплота, преобразованная в полезную механическую работу на коленчатом валу дизеля;

    Q _r – теплота, уносимая с отработавшими газами;

    Q _B – теплота, отводимая с охлаждающей водой;

    Q М – теплота, отводимая от дизеля со смазочным маслом;

    Q h.b теплота, отводимая от наддувочного воздуха;

    Q _ПР – прочие тепловые потери.

Составляющие теплового баланса можно определить только экспериментально на испытательном стенде, а теплота, внесенная в двигатель топливом определяется из выражения

Q_T = Q_H В_ч ,

где Q_H – теплота сгорания дизельного топлива (примерно 42300 кДж/кг);

    В_ч — часовой расход топлива дизелем, кг/ч.

Характеристикой - называется зависимость основных показателей двигателя (мощности, крутящего момента, расхода топлива и др.) от режима его работы. Характеристики дизелей определяются экспериментально на стендах завода- изготовителя. Они вносятся в паспорт двигателя, и по ним оценивают эксплуатационные свойства, экономичность, надежность и области применения. Завод, выпускающий дизели, присваивает им заводскую марку (условное обозначение), например 10Д100, 1А-5Д49, ПД1М и т.д.

Стандартом предусмотрены единые правила обозначения типа двигателя: первое число обозначает количество цилиндров; буква «Ч» — четырехтактный; буква «Д» — двухтактный, буква «Н» – с наддувом; число в числителе указывает диаметр цилиндра в сантиметрах, а в знаменателе – ход поршня в сантиметрах. Например: 16 ЧН 26/26 – это дизель 1А-5Д49.

Режимы работы двигателя характеризуются нагрузкой и частотой вращения коленчатого вала. Характеристики, определяющие зависимость мощности от частоты вращения коленчатого вала, называются скоростными характеристиками (Рис. 6.11).

Рис. 6.11. Скоростные характеристики:

N_e – эффективная мощность; п – частота вращения коленчатого вала; n_min – минимальная частота вращения коленчатого вала; n_mах – максимальная частота вращения коленчатого вала; А – точка, соответствующая номинальному режиму работы дизеля.

Если скоростная характеристика получена при полной подаче топлива, то она называется внешней скоростной характеристикой; характеристики, снятые при работе двигателя с неполной подачей топлива, называются частичными скоростными характеристиками.

На каждом скоростном режиме мощность может меняться от нуля (холостой ход) до максимального значения. Постоянство частоты вращения коленчатого вала при разных нагрузках требуется также в случае приведения в движение от двигателя таких машин, как, например, компрессоров, вентиляторов и т.п. Во всех этих случаях двигатель работает по нагрузочной характеристике. Нагрузочной характеристикой называется – зависимость показателей двигателя от эффективной мощности. По ней можно определить допустимую мощность для заданной частоты вращения коленчатого вала, а также выявить экономичность работы двигателя при различных нагрузках.

Позиция контроллера машиниста.

Рис. 6.12. Тепловозная (генераторная) характеристика дизеля:

N_e – эффективная мощность; п – частота вращения коленчатого вала; n_min – минимальная частота вращения коленчатого вала; п_max – максимальная частота вращения коленчатого вала; А – точка, соответствующая номинальному режиму работы дизеля.

На тепловозе с электрической передачей двигатель работает по тепловозной характеристике (Рис. 6.12), представляющей собой изменение мощности, расхода топлива и других параметров в зависимости от частоты вращения коленчатого вала при определенном положении контроллера машиниста.