2.2.8. Тепловой баланс двигателя внутреннего сгорания

ТракторДТ МЛ

Тепловой баланс ДВС характеризует распределение количества теплоты, кДж, выделяющейся при сгорании топлива, на полезную работу и тепловые потери:

Q =Qе+Qв+Qг+Qн.с+Qм+Qост

где Q — общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом (располагаемое количество теплоты), кДж; Qе — теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя (полезно использованная теплота), кДж; Qв — теплота, отведенная в охлаждающую среду, кДж; Qг, — потери теплоты с отработавшими газами, кДж; Qн.с — потери теплоты от неполного сгорания топлива, кДж; Qм — потери теплоты в масло, кДж; Qост — потери теплоты путем теплообмена нагретых деталей с окружающей средой и другие (остальные) потери, кДж.

Тепловой баланс определяется на основе экспериментальных данных и выражается в абсолютных или относительных единицах. Составляющие теплового баланса могут выражаться в процентах к располагаемому количеству теплоты. В этом случае уравнение теплового баланса приобретает вид

qе+qв+qг+qн.с+qм+qост = 100%.

Располагаемое количество теплоты после сгорания, кДж/ч, определяется по низшей теплотворной способности топлива hu, кДж/кг, и его часовому расходу GT, кг/ч: Q = huGT.

В табл. 2.5 приведены средние значения доли составляющих теплового баланса четырехтактного ДВС.

Двигатель Доля, %, составляющей теплового баланса
qе qв qг qн.с qм qост
Бензиновый 22…28 14…28 30…40 0 …15 2…4 3…8
Дизель 29…42 16…35 25…40 0…5 6…7 2…5

На долю потерь приходится 50… 70% теплоты, выделившейся при сгорании топлива в двигателе, поэтому задача утилизации этих потерь является очень важной. Теплота охлаждающей жидкости используется для отопления кабин машин, обдува стекол теплым воздухом. В дизелях теплота отработавших газов частично используется в газовых турбинах турбокомпрессоров, которые применяются для наддува, благодаря чему удается повысить мощность
и КПД этих двигателей.

Тепловой баланс двигателя улучшается, если повышается температура охлаждающей жидкости, при которой двигатель работает нормально. При повышении рабочей температуры охлаждающей жидкости с 60 до 90 °С мощность двигателя может быть повышена на 2…6%, а удельный эффективный расход топлива снижен на 2…4 г/(кВт • ч).