Индикаторная работа, развиваемая газами в цилиндре двигателя, передается посредством поршня и шатунно-мотылевого механизма на коленчатый вал двигателя; Указанная передача работы сопровождается затратой некоторой работы на преодоление внутренних сопротивлений в двигателе, которые называются механическими потерями. Если механические потери отнести к квадратному сантиметру площади поршня, то среднее давление механических потерь будет равно

Если среднее индикаторное давление уменьшить на величину среднего давления механических потерь, то получим так называемое среднее эф­фективное давление р_е:

Таким образом, средним эффективным давлением называется такое ус­ловное постоянное давление на поршень, работа которого за один ход порш­ня равна работе действительного переменного давления газов на поршень, развиваемой на фланце коленчатого вала за один цикл.

Соответственно мощность, развиваемая двигателем на фланце коленча­того вала, называемая эффективной мощностью N_e , определится как раз­ность между индикаторной мощностью двигателя и мощностью механи­ческих потерь:

Величина эффективной мощности двигателя зависит от значения инди­каторной мощности и мощности механических потерь.

Как было указано ранее, мощность механических потерь определяется наличием в двигателе различных внутренних сопротивлений. Наиболее существенное значение имеют потери на трение. Потери на трение в различ­ных деталях двигателя различны. Потери на трение поршня и поршневых колец примерно составляют 50—60 % от всей потери на трение; потери на трение в подшипниках коленчатого вала составляют порядка 30—35 % и потери на трение в распределительном механизме равны примерно 10—12%.

Наибольшие потери на трение поршня и поршневых колец объясняют­ся высоким удельным давлением колец на стенки цилиндра и неблагоприят­ными условиями смазки. Испытания быстроходного дизеля показали (по данным Рикардо), что при р_z = 56 кГ/см² среднее давление потерь на трение составляет: первого уплотнительного поршневого кольца 0,175— 0,21 кГ/см²; второго кольца 0,07—0,105 кГ/см²; третьего кольца 0,035— 0,07 кГ/см² и маслосъемочного кольца 0,035 кГ/см², а всего комплекта порш­невых колец 0,315—0,42 кГ/см². При разгрузке поршневых колец от дав­ления газов (проворачивание вала двигателя при снятых цилиндровых крышках) среднее давление потерь трения комплекта этих же колец состав­ляет всего 0,105 кГ/см². Таким образом, потери трения поршневых колец зависят от величины давления газа за цикл, т. е. чем больше это давление, тем больше потери трения поршневых колец о стенки цилиндра.

Потери трения самого поршня зависят от значения нормального (боко­вого) давления поршня на стенку цилиндра, которое зависит также от дав­ления цикла и от силы инерции масс поступательно движущихся деталей двигателя. Чем больше давление газов, тем больше боковое давление, а потому будут больше потери трения самого поршня. Потери трения порш­ня также зависят от вязкости масляной пленки на стенках цилиндра. Сопро­тивление сдвигу масляной пленки определяет собой значительную часть потери трения поршня и зависит от скорости поршня и от вязкости сма­зочного масла. С увеличением числа оборотов двигателя и вязкости смазоч­ного масла потери вязкостного трения поршня возрастают; они почти не зависят от давления газов.

Потери трения в подшипниках коленчатого вала в основном определяют­ся сопротивлением сдвигу масляного слоя (вязкостное трение), а потому они скорее зависят от скорости скольжения шейки вала относительно сте­нок вкладыша подшипника, чем от давления на шейку вала.

Потери на привод в действие вспомогательных механизмов: водяных, масляных и топливных насосов, регулятора — составляют 1,5—3% от р_i. Кроме того, на привод продувочных и наддувочных насосов потери состав­ляют 5—10% от p_i.

Насосные потери в четырехтактных двигателях без наддува, затрачивае­мые на осуществление процессов впуска и выпуска, нормально составляют 1,5—2,5 % от р_i. При длинных впускных и выпускных трубопроводах, а так­же при выпуске отработавших газов в воду или при установке специальных устройств в выпускном тракте насосные потери могут оказаться значитель­ными.

Вентиляционные потери, определяемые силами сопротивления воздуха движению деталей двигателя, ввиду их малости не учитывают.

У тихоходных судовых дизелей р_мeх ? 1,0?1,8 кГ/см². Для определения р_мех быстроходных дизелей рекомендуется следующая формула:

где с_т — средняя скорость поршня.

Величина достигнутого среднего эффективного давления у различных судовых двигателей составляет:

Эффективная мощность двигателя, так же как и индикаторная, может определяться по выведенным ранее формулам с заменой p_i на р_е:

Эффективная мощность двигателя — полная расчетная мощность, гарантируемая заводом-строителем при длительной непрерывной работе в определенных условиях, называется номинальной. Номинальная мощность и номинальное число оборотов вала указываются заводом-строителем в пас­порте двигателя.

Наибольшая мощность, которую двигатель может развивать, называет­ся максимальной эффективной мощностью двигателя.

Эффективная мощность, при которой двигатель имеет наименьший удельный эффективный расход топлива, называется нормальной эффектив­ной мощностью. Наиболее продолжительный эксплуатационный режим ра­боты двигателя на судне должен соответствовать нормальной эффективной мощности его, или близкой к этой мощности, так как при любой другой мощности удельный эффективный расход топлива будет больше. Минималь­ная эксплуатационная мощность — наименьшая мощность двигателя, на которой он может длительно работать без ограничения времени. Величина этой мощности определяет малый ход судна.

Для оценки степени использования рабочего объема цилиндра двига­теля применяется литровая (удельная) мощность.

Литровой мощностью называется отношение эффективной номиналь­ной мощности двигателя к сумме рабочих объемов всех цилиндров, выражен­ной в литрах (к литражу двигателя):

Из данной формулы следует, что при одинаковых р_е и п литровая мощ­ность двухтактных двигателей в два раза больше литровой мощности четы­рехтактных двигателей. Указанное соотношение значений литровых мощ­ностей объясняется большей частотой циклов у двухтактных двигателей. С увеличением среднего эффективного давления и числа оборотов двигателя литровая мощность его возрастает, удельный вес и габаритные размеры двигателя уменьшаются. Таким образом, повышение литровой мощности сопровождается увеличением форсировки двигателя.

О степени форсировки двигателя судят по величине kр_е с_т, кГм/см²сек. С увеличением кр_ес_т, как это будет показано в дальнейшем, возрастает тепловая нагрузка стенок цилиндра, что требует применения более качест­венного смазочного масла и более частых периодических ремонтов.

Если обозначим К_е = кр_е с_т, то

где S—ход поршня.

Отсюда следует, что, уменьшая ход поршня (делая двигатель более короткоходным»), можно, увеличивая литровую мощность двигателя, сте­пень форсировки его оставить без изменения или во всяком случае умень­шить ее рост.

Выполненные судовые дизели имеют следующие значения N_c и K_e: