Кпд двс в среднем составляет: КПД двигателя внутреннего сгорания. Сколько приблизительно равен, а также мощность в процентах

Содержание

Кпд двс в среднем составляет

Что такое коэффициент полезного действия двигателя

Порядка 20% тратится на механические потери или, проще говоря, потери на трение внутренних частей двигателя, а также на привод дополнительного навесного оборудования, к которому относится генератор, кондиционер, помпа системы охлаждения и другие агрегаты. Как видите, причина весьма низкого КПД бензиновых агрегатов кроется в больших тепловых и механических потерях, возникающих в процессе работе установок данного типа.

Интересно, что снижение последних в ряде случаев привело к снижению надежности ДВС и эта тенденция особенно заметна в моторах последних поколений. Такие компоненты как поршни, шейки коленвалов и звенья цепей газораспределительного механизма стали компактнее, миниатюрнее. А более жидкие масла при сниженном давлении должны снизить потери на трение в подшипниках и энергетические затраты на смазку.

Потери дизельного двигателя

Противники моторов на «тяжелом топливе», не жалующие их за вибрации, шумность, особенности моментной характеристики (солидный крутящий момент доступен на низких и средних оборотах, но при этом дизели «крутятся» довольно неохотно) и, самое главное, за риск столкнуться с невозможностью запуска зимой из-за замерзшей солярки, наверняка удивятся, узнав о двукратном превосходстве в коэффициенте полезного действия перед бензиновой когортой. Объяснение этому явлению кроется в другом принципе формирования топливно-воздушной смеси и том, как именно происходит ее воспламенение.

Каков КПД у двигателя внутреннего сгорания

Наверняка, многие автолюбители задавались вопросом о том, насколько мощность двигателя внутреннего сгорания соответствует полезности. Предполагается, что чем у силовой системы показатель КПД выше, тем она эффективнее. Если говорить абсолютными категориями, то на сегодняшний день самый высокий коэффициент у электрических двигателей, в некоторых моделях он достигает порядка 95 процентов. Что же до двигателей внутреннего сгорания, то  у большинства из них, вне зависимости от типа топлива этот показатель весьма далёк от идеальных цифр.

 

 

КПД двигателя внутреннего сгорания

 

Конечно, современные двигатели гораздо эффективнее тех, что были разработаны и выпущены лет десять назад, обусловлено это объективными причинами развития технологий. В начале нулевых мотор объёмом в полтора литра выдавал в среднем около семидесяти лошадиных сил, и это было нормальным. Сегодня количество голов в табуне такого же объёма может достигать более 150. Каждый шажочек в плане увеличения КРД двигателя даётся производителям кропотливым трудом и перебором проб, ошибок и удач.

 

Где теряется эффективность

 

Забегая вперёд можно констатировать, что для бензиновых двигателей КПД равен примерно 25 процентам. Почему так мало, и чем обусловлены такие цифры? Причины здесь в потерях: если взять некое количество топлива, и обозначить его ста процентами чистой энергии, передающейся мотору, то можно проследить все потери.

 

  • Для начала следует разобрать топливную эффективность. Все мы в курсе, что топливо сгорает не полностью, и некоторая его часть просто выходит в виде отработанных газов и вместе с ними. А это уже потеря примерно четверти эффективности, то есть – минус 25%. Даже инжектор и другие современные системы не решают этого вопроса, хоть и стали очень эффективными.

  • Далее идут тепловые потери. Мотор греет себя, воздух, другие элементы и узлы, к примеру, радиатор, охлаждающую жидкость, свой корпус, а также выхлоп. В этом месте эффективность теряет ещё около 35%.
  • Немало процентов забирают механические потери. Это поршни, шестерни, кольца, подшипники и прочие элементы и узлы, где присутствует трение. Сюда же относим и нагрузки генератора, который при выработке электроэнергии заметно тормозит коленвал. Несмотря на то, что смазочные материалы стали гораздо эффективнее, вынь да положь ещё двадцать процентов потерь.

 

И что у нас остаётся в остатке? А всего 20%! Понятно, что это средний показатель, и бензиновые двигатели бывают более эффективными, но насколько – может ещё пять-семь процентов, не больше. Да и двигателей таких совсем немного. Итого из залитых десяти литров топлива, что автомобиль съедает на сто километров пробега, на полезную работу уходить всего два с половиной литра, а остальные семь-восемь литров попросту уходят в потери.

 

Лучшие двигатели внутреннего сгорания эффективны на 25%

 

Дизель или бензин

 

А что в этом плане показывают дизельные агрегаты, и эффективнее ли они бензиновых собратьев? Если не лезть в самые гущи технических джунглей, то коротко можно констатировать, что в плане КПД дизельные двигатели будут эффективнее бензиновых. Если бензиновый агрегат преобразовывает всего 25 % топливной энергии в энергию механическую, то показатели дизельных моторов достигают 40%. А если дизель оснастить качественной турбиной, то КПД может достигать и пятидесяти процентов.

 

Подошла ли эволюция двигателей внутреннего сгорания к своему пику? Возможно. Поэтому сейчас всё больше автопроизводителей обращают внимание на электрическую тягу. Осталось лишь разработать эффективные батареи, не боящиеся мороза, и долго держащие заряд.

 

КПД электрического двигателя двигателя

Другие записи по теме:

КПД двигателя внутреннего сгорания:3 фактора, влияющих на мощность

Содержание статьи

Вопрос о том, насколько мощность соответствует КПД двигателя внутреннего сгорания, интересует практически каждого автолюбителя. В идеале чем выше КПД, тем эффективнее должна быть силовая система. Если же переходить от теории к практике, КПД в районе 95 % наблюдается только у электрических двигателей. Если рассматривать двигатели внутреннего сгорания вне зависимости от типа используемого топлива, то об идеальных цифрах можно только рассуждать.

Разумеется, эффективность современных двигателей существенно повысилась, если сравнивать с моделями, которые были выпущены всего 10 лет назад. Выпускаемые в начале 2000 годов 1,5-литровые моторы были рассчитаны на 70 лошадиных сил, к данному параметру претензий не было. Сегодня же при аналогичном объёме речь идет о 150 лошадиных силах и более.

Производители теряют много времени, сил и ресурсов, чтобы медленно, но уверенно продвигаться в сторону увеличения КПД.

Понятие «КПД двигателя»

Изначально рассмотрим, что такое КПД и как данное понятие рассматривать в аспекте автомобильного двигателя. Коэффициент полезного действия представлен показателем, с помощью которого отображается эффективность конкретного механизма относительно превращения полученной энергии в полезную работу. Показатель отображается в процентном соотношении.

В случае с двигателем внутреннего сгорания речь идет о преобразовании тепловой энергии, которая является продуктом сгорания топлива в цилиндрах мотора. КПД в данном случае отображает фактически реализуемую механическую работу, которая напрямую зависит от того, сколько поршень получит энергии от сгорания топлива. Также на данный параметр влияет итоговая мощность, которую установка отдаёт на коленчатом вале.

От чего зависит КПД

Ошибочно полагать, что КПД дизельного или бензинового двигателя может хоть как-то приблизиться к 100 %. На самом деле итоговый параметр во многом зависит от потерь:

  1. Потери при сгорании топлива стоит рассматривать первостепенно. Всё топливо, которое поступает в мотор, не может полностью сгорать, поэтому его часть просто улетает в выхлопную трубу. Потери в данном случае составляют около 25 %.
  2. Тепловые потери находятся на втором месте по значению. Получение тепла невозможно без энергии. Следовательно, энергия теряется при образовании тепла. Поскольку в случае с двигателем внутреннего сгорания тепло образуется с избытком, возникает необходимость в эффективной системе охлаждения. Однако тепло выделяется не только при сгорании топлива, но также во время работы самого мотора. Это происходит за счёт трения его деталей, поэтому часть энергии он теряет самостоятельно. На эту группу потерь приходится около 35 — 40 %.
  3. Последняя группа потерь имеет место в ходе обслуживания дополнительного оборудования. Расход энергии может идти на кондиционер, генератор, помпу системы охлаждения и прочие установки. Потери в данном случае составляют 10 %.

Страшно представить, что у нас остаётся, поскольку в случае с бензиновыми агрегатами это в среднем 20 %, в иных не более 5 — 7 % дополнительно. Следовательно, заливая 10 литров топлива, которые уходят за 100 км пробега, всего 2,5 литра уходит на полезную работу, тогда как остальные 7 — 8 литров считаются пустыми потерями.

Коэффициент полезного действия: дизель или бензин?

Сравнивая коэффициент полезного действия бензинового и дизельного силового агрегата, о низкой эффективности первого стоит сказать сразу. КПД бензинового мотора составляет всего 25 — 30 %. Если речь идет о дизельном аналоге, показатель в данном случае составляет 40 %. О 50 % может идти речь при установленном турбокомпрессоре. КПД на уровне 55 % допустим при условии использования на дизельном ДВС современной системы топливного впрыска в сочетании с турбиной (читайте о том, как работает турбина).

Несмотря на то, что силовые установки конструктивно похожи, разница в производительности существенная, на что влияет принцип образования рабочей топливно-воздушной смеси и дальнейшая реализация воспламенения заряда. Также существенным фактором является вид используемого топлива. Оборотистость бензиновых силовых агрегатов более высока, если сравнивать с дизельными вариантами, но потери намного больше, поскольку полезная энергия расходуется на тепло. Как итог, эффективность преобразования энергии бензина в механическую работу намного ниже, а большая её часть просто рассеивается в атмосфере.

Крутящий момент и мощность

Если взять как основу одинаковый показатель рабочего объёма, мощность бензинового двигателя превосходит дизельный, но для её достижения обороты должны быть более высокими. Вместе с увеличением оборотов возрастают и потери, расход топлива повышается. Сам крутящий момент также не стоит упускать из виду, поскольку это сила, передающаяся на колёса от мотора, именно она и заставляет автомобиль двигаться. Таким образом, максимальный показатель крутящего момента бензиновыми двигателями достигается на более высоких оборотах.

Дизельный двигатель с аналогичными показателями способен на низких оборотах достичь максимума крутящего момента, а для реализации полезной работы расходуется меньше солярки. Следовательно, КПД дизельного двигателя выше, а топливо расходуется более экономно.

Если сравнивать с бензином, то солярка образует тепло в большей степени при более высокой температуре сгорания топлива. Также наблюдается более высокий параметр детонационной стойкости.

Эффективность бензина и солярки

Находящиеся в составе дизельного топлива углеводороды более тяжёлые, чем бензиновые. Во многом меньший коэффициент полезного действия бензинового мотора обусловлен особенностями сгорания бензинового топлива и его энергетической составляющей. Преобразование тепла в полезную механическую энергию в дизельном двигателе происходит более полноценно, следовательно, сжигание одинакового количества топлива за единицу времени позволяет дизелю выполнить больше работы.

Не стоит также упускать из виду создание необходимых для полного сгорания смеси условий и особенности впрыска. Подача топлива в дизельных моторах происходит отдельно от воздуха, поскольку впрыскивание осуществляется непосредственно в цилиндр на завершающем этапе такта сжатия, а не во впускной коллектор. Как итог, удаётся достичь более высокой температуры, а сгорание каждой порции топлива происходит максимально полноценно.

Повышение КПД двигателя

Топливная эффективность и КПД современных двигателей находятся на своём максимальном уровне, поскольку все усовершенствования, которые только могли иметь место в автомобильной инженерии, уже произошли. Тем не менее, производители стремятся повышать коэффициент полезного действия, но результат, который они получают, никак не сопоставим с огромными ресурсами, усилиями и временем, которое тратят для достижения цели. Итогом является увеличение КПД лишь на 2 — 3 %.

Частично именно эта ситуация стала причиной появления полноценной индустрии так называемого тюнинга двигателя в любой крупной стране. Речь идёт о многочисленных полукустарных мастерских, мелких фирмах и отдельных мастерах, которые доводят традиционные моторы массовых брендов для более высоких показателей, как в плане тяги, так и мощности или КПД. Это может быть форсирование, доработка, доводка и другие ухищрения, определяемые, как тюнинг.

Например, используемый впервые в 20-х годах турбонаддув воздуха, который поступает в двигатель, применяется и сейчас. Такое устройство было запатентовано ещё в 1905 году швейцарским инженером Альфредом Бюхи. В начале Второй мировой войны наблюдалось массовое внедрение систем прямого впрыска топлива в цилиндры поршневых моторов военной авиации. Следовательно, те передовые технические ухищрения, которые мы считаем современными, известны уже более 100 лет.

Выводы

В качестве итога стоит напомнить о том, что инженерам удалось шагнуть далеко вперёд от первых двигателей с КПД в районе 5 %. К тому же, изобретение идеального мотора с КПД под 100 % пока не представляется возможным, поэтому современные силовые установки находятся на пике своей эффективности. Единственный вариант для тех, кто принципиально нуждается в двигателе с 90-процентным КПД — это покупка электромобиля или машины с гибридным двигателем.

 

Пожалуйста, оцените этот материал!

Загрузка…

Если Вам понравилась статья, поделитесь ею с друзьями!

Кпд двс в среднем — Автомобильный портал AutoMotoGid

Известно, что эффективность работы автомобильного двигателя внутреннего сгорания находится в прямой зависимости от величины коэффициента полезного действия. КПД двигателя выражается в виде соотношения мощностей, передаваемых на коленвал и поршни. Современные ДВС отличаются наибольшей эффективность, в сравнении с устаревшими аналогами. Например, мотор объемом 1,6 л., раньше развивал мощность не более 70 лошадиных сил, а теперь этот параметр часто достигает 150 л. с.

КПД парового двигателя

Для приведения в действие силового агрегата необходимо преобразовать тепловую энергию, появляющуюся при сжигании топливовоздушной смеси, в механическую. Раньше применялись паровые двигатели, в которых сгорало твердое топливо (уголь, дрова), поршни приходили в движение под воздействием расширяющегося пара. Размеры таких силовых установок были в несколько раз больше по габаритам, чем современные двигатели, работающие на топливе другого вида.

В паровых машинах поршневого типа КПД не превышает значения 10%. В настоящее время такие устройства почти не применяются, т. к. считается, что не существует кардинальных способов увеличить их коэффициент полезного действия.

С целью увеличения данного показателя, применяют источники тепла, обладающие наименьшей стоимостью. Например, на больших ТЭЦ используется атомная энергия. Вдобавок, применяются современные технологии, при которых отработанное тепло не уходит бесполезно в атмосферу, а используется для отопительных систем в многоквартирных домах. Потери здесь составляют не больше 10 процентов. Современные паровые турбины обладают коэффициентом КПД, равным 50 – 60%.

Интересно: В развитых странах Европы (Швейцарии, Австрии) большой популярностью пользуются паровозы. Их используют в качестве туристического транспорта для перевозки пассажиров по горным дорогам. Благодаря многочисленным усовершенствованиям, экономические показатели паровозов часто соперничают как с электровозами, так и тепловозами.

Чем отличаются КПД бензинового и дизельного двигателя

В отличие от паровых механизмов, топливом для двигателей внутреннего сгорания служит бензин или солярка. Двигатели внутреннего сгорания бензиновый и дизельный имеют схожие конструкции. Однако образование топливовоздушных смесей у них происходит по-разному.

В карбюраторном агрегате элементы поршневой группы функционируют при сверхвысоких температурах. Соответственно, они нуждаются в более качественном охлаждении. При этом наблюдается большой расход тепловой энергии. Вследствие неэффективного рассеивания тепла в окружающей среде, понижается коэффициент полезного действия бензинового силового агрегата.

  • КПД бензинового двигателя равняется 25-30 %;
  • дизельного – 40 %;
  • с установкой турбонаддува достигает 50 процентов соответственно.

Роторно-поршневые тепловые двигатели обладают высоким КПД, его значение превышает 40%. Это намного выше бензиновых аналогов, но немного отстает от дизельных моторов.

Турбореактивные самолетные двигатели работают совершенно по другому принципу, который существенно отличается от автомобильных ДВС. Благодаря сравнительно высокому КПД, они пользуются большой популярностью в авиастроении. Чаще всего турбореактивные агрегаты устанавливаются на крупных лайнерах большой грузоподъемности.

Как написано в учебниках физики, чтобы найти КПД двигателя, нужно разделить значение выполненной работы на величину затраченной энергии. При расчете коэффициента полезного действия ДВС полезная работа делится на количество тепла, полученного при сгорании топлива.

Основные потери КПД в двигателях внутреннего сгорания происходят при:

  1. Неполном сгорании топлива в цилиндрах.
  2. Расходе тепла.
  3. Механических потерях.

При неполном сгорании эффективность снижается за счет выхода четвертой части объема топлива с отработавшими газами. Здесь потери КПД двигателя составляют почти 25%. Благодаря появлению инжекторов, работа топливных систем становится более эффективной, но не идеальной.

Часть тепловой энергии уходит на прогрев корпусных деталей двигателя, рабочих узлов, моторного масла, радиатора и пр. Тепло также уходит с выхлопными газами. На данном этапе потери КПД составляют не меньше 35 процентов.

Несмотря на смазывание трущихся поверхностей, энергия расходуется на преодоление сил трения. Это происходит при сопряжении таких элементов, как шатуны, цилиндры, поршни, маслосъемные, компрессионные кольца и т. д. При вырабатывании электричества генератор тоже отбирает немалую долю энергии двигателя. В результате механических потерь, КПД ДВС снижается еще на 20%.

КПД двигателя рассчитывается по специальным формулам, в которых участвуют показатели работы, энергии и потерь.

Интересно: Существуют некоторые методы повышения КПД бензиновых двигателей внутреннего сгорания:

  1. Цилиндры оснащаются двумя впускными, а также двумя выпускными клапанами, вместо привычных конструкций в одном экземпляре.
  2. Свечи зажигания комплектуются отдельными катушками зажигания.
  3. Вместо обыкновенного тросика управления дроссельной заслонкой, используется электрический привод.

От чего зависит КПД дизельного двигателя

Если сравнивать эффективность бензинового и дизельного моторов, выяснится, что второй обладает лучшими показателями:

  • замечено, что, бензиновые двигатели преобразуют только одну четвертую часть использованной энергии в механическую работу;
  • в то время, как дизельные – 40% соответственно;
  • при установке турбонаддува в дизеле, КПД газотурбинного двигателя возрастает до 50 и более процентов.

Конструкция и принцип работы дизелей способствуют наибольшей эффективности в сравнении с карбюраторными двигателями. Причины лучшего КПД дизельного двигателя:

  1. Более высокий показатель степени сжатия.
  2. Воспламенение топлива происходит по другому принципу.
  3. Корпусные детали нагреваются меньше.
  4. Благодаря меньшему количеству клапанов, снижены расходы энергии на преодоление сил трения.
  5. В конструкции дизеля отсутствуют привычные свечи, катушки зажигания, на которые требуется дополнительная энергия от электрогенератора.
  6. Коленчатый вал дизеля раскручивается с меньшими оборотами.

В сравнении с дизелями, электрические двигатели считаются более эффективными. Двигатель с самым большим КПД – это электрический. При создании более долговечных аккумуляторных батарей, которым не страшны морозы, автомобильная промышленность постепенно перейдет на выпуск электромобилей в больших количествах.

КПД реактивного двигателя

Воздушно-реактивный тепловой мотор работает на химической энергии топливного состава. Его мощность расходуется на создание кинетической энергии ракеты и преодоление атмосферного сопротивления. Коэффициент полезного действия таких агрегатов минимальный, по своему значению он является самым маленьким, его значение не превышает даже 1%. Здесь более корректно обсуждать КПД не двигателя, а ракетного топлива, а также, насколько эффективно оно используется.

Резюме

При производстве современных двигателей внутреннего сгорания заводы-изготовители вкладывают большие средства в погоне за повышением КПД своей продукции хотя бы на несколько процентов. С этой целью, инженеры усовершенствуют и усложняют конструкции моторов, используют новые материалы для изготовления отдельных элементов.

Иногда случается, что финансовые затраты разработчиков нецелесообразны, в сравнении с полученным результатом в 2 – 3%. Поэтому бывает выгоднее подвергать стандартные двигатели различным форсированиям, доводкам, доработкам при помощи тюнинговых усовершенствований в небольших ремонтных мастерских. В результате чего увеличивается мощность и прочие тяговые характеристики силовых агрегатов.

Коэффициент полезного действия (КПД) – широко используемая характеристика эффективности некоторой системы или устройства. В нашем случае этой системой выступает двигатель внутреннего сгорания. Казалось бы, о какой эффективности может идти речь в мире современных моторов, разве она не равна 100 процентам? Но оказывается, как нет в нашем мире идеально черного или белого, так нет и машины, у которой вся энергия, получаемая от горения топлива, полностью переходит в механическую энергию, а последняя в свою очередь в полезную энергию прижимающую пилота автомобиля в его кресло.

Что такое КПД двигателя внутреннего сгорания.

Отношение полезной энергии к полной (затраченной), выраженное в процентном отношении, и есть искомый КПД двигателя внутреннего сгорания. Разберемся, куда же теряется энергия.

На что тратиться полезная энергия?

Первый пункт здесь – это потери, возникающие непосредственно при горении топлива, ведь все топливо в двигателе никогда не сгорает, часть его улетает в выхлопную трубу. Эта часть, в среднем, составляет около 25%.

Следующим местом (точнее явлением), куда исчезает энергия, является тепло, выделяемое при горении. Возможно, кто-то из вас еще помнит со времен, проведенных на школьной скамье, что для получения тепла требуется энергия, соответственно, образуемое тепло – это есть потери энергии. Здесь стоит заметить, что тепла при работе двигателя внутреннего сгорания образуется с излишком, что требует внедрения серьезной системы охлаждения.

Далее, кроме тепла, выделяемого от горения, тепло выделяется и при самой работе двигателя, ведь все его части трутся, теряя тем самым часть своей энергии.

Подведя итог, получаем еще порядка 35-40% потерь энергии на образование тепла.

Ну, и третья группа потерь – это потери на обслуживание дополнительного оборудования. Помпа системы охлаждения, генератор, кондиционер и пр. – все они для своей работы тоже потребляют энергию. Энергия эта берется от работы двигателя – в размере порядка 10%.

Подведя итог, получаем, что, сжигая топливо, в реальности на «полезное» дело автомобиль затрачивает лишь четверть, а порой и вовсе пятую часть той энергии, которую вырабатывает его движок. Цифры средние, но разбежка в целом понятна.

КПД бензинового и дизельного двигателя.

При этом стоит оговориться, что у бензиновых и дизельных машин КПД двигателя внутреннего сгорания различен: 20% против 40% (соответственно). Данный факт имеет место быть потому, что несмотря на то, что потери на обслуживание механики и нагрев планеты в бензиновых моторах и «дизелях» сопоставимы, количество сжигаемого в процессе горения топлива у дизельных двигателей выше.

Подводя итоги и вспомнив историю появления двигателя внутреннего сгорания, когда КПД составлял немногим более 5%, можно сказать, что инженеры шагнули далеко вперед, а учитывая факт того, что 100% КПД, а по сути идеального двигателя, им вряд ли удастся добиться, можно утверждать, что современные двигатели, скорее всего, достигли своего верха возможного КПД, поэтому неудивительно, что сегодня все чаще автомобилистам предлагаются машины с гибридными двигателями и электромобили, ведь КПД движка у них (электромобилей) – для справки – порядка 90%.

Видео.

Среди множества характеристик различных механизмов в автомобиле решающее значение имеет КПД двигателя внутреннего сгорания. Для того чтобы выяснить суть этого понятия, необходимо точно знать, что представляет собой классический двигатель внутреннего сгорания.

КПД двигателя внутреннего сгорания – что это такое?

В первую очередь, мотор преобразует тепловую энергию, возникающую при сгорании топлива, в определенное количество механической работы. В отличие от паровых машин, эти двигатели более легкие и компактные. Они гораздо экономичнее и потребляют строго определенное жидкое и газообразное топливо. Таким образом, КПД современных двигателей рассчитывается на основании их технических характеристик и прочих показателей.

КПД (коэффициент полезного действия) представляет собой отношение фактически передаваемой мощности на вал двигателя к мощности, получаемой поршнем за счет действия газов. Если провести сравнение КПД двигателей различной мощности, то можно установить, что это значение для каждого из них имеет свои особенности.

Эффективный КПД двигателя зависит от различных механических потерь на разных стадиях работы. На потери влияет движение отдельных частей мотора и возникающее при этом трение. Это поршни, поршневые кольца и различные подшипники. Эти детали вызывают наибольшую величину потерь, составляющие примерно 65 % от их общего количества. Кроме того, потери возникают от действия таких механизмов, как насосы, магнето и прочие, которые могут дойти до 18 %. Незначительную часть потерь составляют сопротивления, возникающие в топливной системе во время процесса впуска и выпуска.

Больше всего КПД снижается из-за тепловых потерь. Силовая установка прогревает все элементы системы, включая охлаждающую жидкость, радиатор охлаждения и отопителя, вместе с этим теряется тепло. Часть теряется вместе с выхлопными газами. В среднем на тепловые потери приходится до 35% от КПД, а на топливной эффективности ещё 25%. Ещё около 20% занимают механические потери, т.е. на элементы, создающие трение (поршни, кольца и т. д.). Снизить трение помогают качественные моторные масла, но полностью исключить этот фактор невозможно.

Учитывая низкий КПД двигателя можно представить потери более наглядно, например, на количестве топлива. При среднем расходе топлива 10 литров на сто километров пробега на прохождение этого участка уходит лишь 2-3 литра топлива, остальное потери. У дизеля потери меньше, как и к ДВС с газобаллонным оборудованием. Если вопрос высокого КПД двигателя принципиален, то есть на варианты с коэффициентом 90%, но это электромобили и авто с двигателем гибридного типа. Как правило, их стоимость несколько выше и из-за специфики эксплуатации (нужна регулярная подзарядка и ограничен запах хода) такие машины в нашей стране пока редкость.

Сравнение КПД двигателей – бензин и дизель

Если сравнивать между собой КПД бензинового и дизельного двигателя, то следует отметить, что первый из них недостаточно эффективен и преобразует в полезное действие всего 25-30 % произведенной энергии. Например, КПД стандартного дизеля достигает 40 %, а применение турбонаддува и промежуточного охлаждения повышает это значение до 50 %.

Оба двигателя, несмотря на схожесть конструкции, имеют различные виды смесеобразования. Поэтому поршни карбюраторного мотора работают при более высоких температурах, требующих качественного охлаждения. Из-за этого тепловая энергия, которая могла бы превратиться в механическую, рассеивается без всякой пользы, понижая общее значение КПД.

Тем не менее, для того чтобы повысить КПД бензинового двигателя, принимаются определенные меры. Например, на один цилиндр могут устанавливаться два впускных и выпускных клапана, вместо конструкции, когда размещается один впускной и один выпускной клапан. Кроме того, в некоторых двигателях на каждую свечу устанавливается отдельная катушка зажигания. Управление дроссельной заслонкой во многих случаях осуществляется с помощью электропривода, а не обыкновенным тросиком.

КПД дизельного двигателя – заметная эффективность

Дизель является одной из разновидностей двигателей внутреннего сгорания, в котором воспламенение рабочей смеси производится в результате сжатия. Поэтому давление воздуха в цилиндре намного выше, чем у бензинового двигателя. Сравнивая КПД дизельного двигателя с КПД других конструкций, можно отметить его наиболее высокую эффективность.

При наличии низких оборотов и большого рабочего объема показатель КПД может превысить 50 %.

Следует обратить внимание на сравнительно небольшой расход дизельного топлива и низкое содержание вредных веществ в отработанных газах. Таким образом, значение коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания полностью зависит от его типа и конструкции. Во многих автомобилях низкий КПД перекрывается различными усовершенствованиями, позволяющими улучшить общие технические характеристики.

КПД дизельного двигателя

  • Бензиновый
    • Устройство
      • Система впуска
      • Система питания
      • Система зажигания
      • Система смазки
      • Газораспределительный механизм (ГРМ)
      • Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)
      • Система охлаждения
      • Система электронного управления ДВС
      • Система выпуска
    • Эксплуатация и уход
    • Неполадки и ремонт
  • Дизельный
    • Конструктивные особенности
    • Эксплуатация и уход
    • Неполадки и ремонт
  • Турбонаддув
  • Тюнинг двигателя
  • Трансмиссия
    • Неисправности, диагностика и ремонт
    • Обслуживание и уход
  • Ходовая часть
  • Рулевое управление
  • Тормозная система
  • Кузов
  • Салон
  • Прочее
  • Энциклопедия

Поиск

Что такое коэффициент полезного действия двигателя

Анализируем эффективность работы персонала

Для эффективного управления персоналом и увеличения объемов производства постоянно проводятся ежедневные, еженедельные, ежемесячные, квартальные и годовые отчеты по их производительности и эффективности работы.

Учитываются не только показатели по работе одного сотрудника, но и целых отделов и проводятся сравнения в том или ином направлении деятельности предприятия, что прямо влияют на показатели годовой выработки и соответственно от этого зависит получение запланированной прибыли. Все вышеперечисленные факторы и показатели, что применяются для расчета производительности персонала, тесно связаны между собой и характеризуют общий результат деятельности компании.

При проведении анализа производительности труда персонала учитывается удельный вес отдельных видов продукции в общей производительности. Здесь проводятся расчеты для продукции с высокими затратами трудовых ресурсов и более низкими, по необходимости рассчитывают среднее значение.

Эффективность бензина и солярки

Находящиеся в составе дизельного топлива углеводороды более тяжёлые, чем бензиновые. Во многом меньший коэффициент полезного действия бензинового мотора обусловлен особенностями сгорания бензинового топлива и его энергетической составляющей. Преобразование тепла в полезную механическую энергию в дизельном двигателе происходит более полноценно, следовательно, сжигание одинакового количества топлива за единицу времени позволяет дизелю выполнить больше работы.

Не стоит также упускать из виду создание необходимых для полного сгорания смеси условий и особенности впрыска. Подача топлива в дизельных моторах происходит отдельно от воздуха, поскольку впрыскивание осуществляется непосредственно в цилиндр на завершающем этапе такта сжатия, а не во впускной коллектор. Как итог, удаётся достичь более высокой температуры, а сгорание каждой порции топлива происходит максимально полноценно.

Повышение КПД двигателя

Топливная эффективность и КПД современных двигателей находятся на своём максимальном уровне, поскольку все усовершенствования, которые только могли иметь место в автомобильной инженерии, уже произошли. Тем не менее, производители стремятся повышать коэффициент полезного действия, но результат, который они получают, никак не сопоставим с огромными ресурсами, усилиями и временем, которое тратят для достижения цели. Итогом является увеличение КПД лишь на 2 — 3 %.

Частично именно эта ситуация стала причиной появления полноценной индустрии так называемого тюнинга двигателя в любой крупной стране. Речь идёт о многочисленных полукустарных мастерских, мелких фирмах и отдельных мастерах, которые доводят традиционные моторы массовых брендов для более высоких показателей, как в плане тяги, так и мощности или КПД. Это может быть форсирование, доработка, доводка и другие ухищрения, определяемые, как тюнинг.

Выводы

В качестве итога стоит напомнить о том, что инженерам удалось шагнуть далеко вперёд от первых двигателей с КПД в районе 5 %. К тому же, изобретение идеального мотора с КПД под 100 % пока не представляется возможным, поэтому современные силовые установки находятся на пике своей эффективности. Единственный вариант для тех, кто принципиально нуждается в двигателе с 90-процентным КПД — это покупка электромобиля или машины с гибридным двигателем.

Коэффициент полезного действия (КПД) – широко используемая характеристика эффективности некоторой системы или устройства. В нашем случае этой системой выступает двигатель внутреннего сгорания. Казалось бы, о какой эффективности может идти речь в мире современных моторов, разве она не равна 100 процентам? Но оказывается, как нет в нашем мире идеально черного или белого, так нет и машины, у которой вся энергия, получаемая от горения топлива, полностью переходит в механическую энергию, а последняя в свою очередь в полезную энергию прижимающую пилота автомобиля в его кресло.

Что такое КПД двигателя внутреннего сгорания.

Отношение полезной энергии к полной (затраченной), выраженное в процентном отношении, и есть искомый КПД двигателя внутреннего сгорания. Разберемся, куда же теряется энергия.

На что тратиться полезная энергия?

Первый пункт здесь – это потери, возникающие непосредственно при горении топлива, ведь все топливо в двигателе никогда не сгорает, часть его улетает в выхлопную трубу. Эта часть, в среднем, составляет около 25%.

Следующим местом (точнее явлением), куда исчезает энергия, является тепло, выделяемое при горении. Возможно, кто-то из вас еще помнит со времен, проведенных на школьной скамье, что для получения тепла требуется энергия, соответственно, образуемое тепло – это есть потери энергии. Здесь стоит заметить, что тепла при работе двигателя внутреннего сгорания образуется с излишком, что требует внедрения серьезной системы охлаждения.

Далее, кроме тепла, выделяемого от горения, тепло выделяется и при самой работе двигателя, ведь все его части трутся, теряя тем самым часть своей энергии.

Подведя итог, получаем еще порядка 35-40% потерь энергии на образование тепла.

Ну, и третья группа потерь – это потери на обслуживание дополнительного оборудования. Помпа системы охлаждения, генератор, кондиционер и пр. – все они для своей работы тоже потребляют энергию. Энергия эта берется от работы двигателя – в размере порядка 10%.

Подведя итог, получаем, что, сжигая топливо, в реальности на «полезное» дело автомобиль затрачивает лишь четверть, а порой и вовсе пятую часть той энергии, которую вырабатывает его движок. Цифры средние, но разбежка в целом понятна.

КПД бензинового и дизельного двигателя.

При этом стоит оговориться, что у бензиновых и дизельных машин КПД двигателя внутреннего сгорания различен: 20% против 40% (соответственно). Данный факт имеет место быть потому, что несмотря на то, что потери на обслуживание механики и нагрев планеты в бензиновых моторах и «дизелях» сопоставимы, количество сжигаемого в процессе горения топлива у дизельных двигателей выше.

Подводя итоги и вспомнив историю появления двигателя внутреннего сгорания, когда КПД составлял немногим более 5%, можно сказать, что инженеры шагнули далеко вперед, а учитывая факт того, что 100% КПД, а по сути идеального двигателя, им вряд ли удастся добиться, можно утверждать, что современные двигатели, скорее всего, достигли своего верха возможного КПД, поэтому неудивительно, что сегодня все чаще автомобилистам предлагаются машины с гибридными двигателями и электромобили, ведь КПД движка у них (электромобилей) – для справки – порядка 90%.

Формулы, используемые на уроках «Задачи на КПД тепловых двигателей».

Название величины

Обозначение

Единица измерения

Формула

Масса топлива

Удельная теплота сгорания топлива

Полезная работа

Ап =»» ɳ Q

Затраченная энергия

Q =»» qm

КПД

Относится ли ружьё к тепловым двигателям? Да, так как при выстреле внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача № 1. Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 110,4 МДж потребовалось 8 кг бензина.

Задача № 2. Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 220,8 МДж потребовалось 16 кг бензина.

Задача № 3. Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 27,6 МДж потребовалось 2 кг бензина.

Задача № 4. На теплоходе установлен дизельный двигатель мощностью 80 кВт с КПД 30%. На сколько километров пути ему хватит 1 т дизельного топлива при скорости движения 20 км/ч? Удельная теплота сгорания дизельного топлива 43 МДж/кг.

Задача № 5. Патрон травматического пистолета «Оса» 18×45 мм, содержит резиновую пулю массой 8,4 г. Определите КПД патрона, если пуля при выстреле приобрела скорость 140 м/с. Масса порохового заряда патрона составляет 0,18 г, удельная теплота сгорания пороха 3,8 • 106 Дж/кг.

Задача № 6. Первый гусеничный трактор конструкции А. Ф. Блинова, 1888 г., имел два паровых двигателя. За 1 ч он расходовал 5 кг топлива, у которого удельная теплота сгорания равна 30 • 10 6 Дж/кг. Вычислите КПД трактора, если мощность двигателя его была равна около 1,5 кВт.

Задача № 7. Двигатель внутреннего сгорания совершил полезную работу, равную 2,3 • 10 4 кДж, и при этом израсходовал бензин массой 2 кг. Вычислите КПД этого двигателя.

Задача № 8. За 3 ч пробега автомобиль, КПД которого равен 25%, израсходовал 24 кг бензина. Какую среднюю мощность развивал двигатель автомобиля при этом пробеге?

Задача № 9. Двигатель внутреннего сгорания мощностью 36 кВт за 1 ч работы израсходовал 14 кг бензина. Определите КПД двигателя.

Задача № 10. ОГЭ Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, 80 % теплоты, полученной от нагревания, передаёт охладителю. Количество теплоты, получаемое рабочим телом за один цикл от нагревателя, Q1 =»» 6,3 Дж. Найти КПД цикла ɳ и работу А, совершаемую за один цикл.

Задача № 11. ЕГЭ Тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу А =»» 2,94 кДж и отдаёт за один цикл охладителю количество теплоты Q2 =»» 13,4 кДж. Найти КПД цикла ɳ.

Краткая теория для решения Задачи на КПД тепловых двигателей.

Это конспект по теме «ЗАДАЧИ на КПД тепловых двигателей». Выберите дальнейшие действия:

>

Обзор 10 новых двигателей внутреннего сгорания / Блог компании НПП ИТЭЛМА / Хабр

Подписывайтесь на каналы:
@AutomotiveRu — новости автоиндустрии, железо и психология вождения
@TeslaHackers — сообщество российских Tesla-хакеров, прокат и обучение дрифту на Tesla

Шествие двигателей внутреннего сгорания продолжается, при этом в них появляются инновации – от изменяемой степени сжатия до клапанов без кулачков.

Электрические силовые агрегаты в наши дни на пике моды, но эволюция двигателя внутреннего сгорания не замедлилась. На самом деле, новые изменения происходят быстрее, чем когда-либо.

Рассмотрим, например, этот краткий список последних инноваций двигателя: двигатель с турбонаддувом без кулачков; новый дизель с самым низким в мире коэффициентом сжатия; четырехцилиндровый двигатель с переменным коэффициентом сжатия; первый в мире бензиновый двигатель, использующий зажигание при сжатии.

Здесь мы собрали фотографии двигателей, предлагающих некоторые из последних инноваций в области силовых агрегатов. От интеллектуальных двигателей грузовиков до крошечных моделей с турбонаддувом, мы предлагаем вам подборку основных достижений последних лет. Пролистайте следующие слайды, чтобы увидеть лучшие из них.

2,2-литровый двигатель Mazda SkyActiv-D имеет самый низкий в мире коэффициент сжатия (14,1:1) среди всех дизельных двигателей, что, как сообщается, дает потребителям множество преимуществ. Более низкие показатели сжатия идут рука об руку с более низким давлением и пониженной температурой в верхней части поршня, что способствует лучшему смешению воздуха и топлива, а также уменьшает проблемы с оксидами азота и сажей, давно ассоциирующиеся с дизельным двигателем, говорит Mazda. Более того, более низкий коэффициент сжатия SkyActiv-D обеспечивает меньшее трение и меньший вес конструкции. На нью-йоркском автосалоне на прошлой неделе японский автопроизводитель объявил, что собирается изменить антидизельные настроения последнего времени, установив новый 2,2-литровый дизельный двигатель на компактный кроссовер CX-5 2019 года.

Представьте себе полноразмерный пикап, работающий всего на двух цилиндрах. Это то, на что способен Chevrolet Silverado, благодаря добавлению в новый 2,7-литровый турбодвигатель электромеханического регулируемого распределительного вала и функции активного управления подачей топлива (Active Fuel Management). В целом, двигатель предлагает 17 различных схем отключения цилиндров, что позволяет ему справиться практически с любой ситуацией при движении. «Это все равно, что иметь разные двигатели для работы на низких и высоких оборотах», — отметил главный инженер двигателя Том Саттер в пресс-релизе. «Профиль распределительного вала и синхронизация клапанов полностью отличаются на низких и высоких скоростях». Двигатель мощностью 310 л.с. и крутящим моментом 471.8 Нм заменяет 4,3-литровый V-6 на Silverado.

Производитель суперкаров Koenigsegg Automotive AB возлагает большие надежды на технологию бескулачкового двигателя, которую он представил на концептуальном автомобиле в 2016 году. Известная как FreeValve, эта технология использует «пневмо-гидравлические-электронные» приводы для управления процессом сгорания в каждом цилиндре. Koenigsegg говорит, что с помощью этих приводов, вместо кулачковых валов, можно более точно управлять процессом сгорания в каждом цилиндре. FreeValve также позволяет люксовому автопроизводителю отказаться от других дорогостоящих автозапчастей, включая корпус дроссельной заслонки, кулачковый привод, ГРМ, выпускной клапан, предкаталитический преобразователь и систему непосредственного впрыска. По слухам, компания готовит технологию для установки на суперкар стоимостью 1,1 миллиона долларов, который будет выпущен в 2020 году. В интервью Top Gear основатель компании Кристиан фон Кёнигсегг (Christian von Koenigsegg) заявил, что FreeValve позволит ему построить автомобиль с нулевым уровнем выбросов и двигателем внутреннего сгорания. «Идея заключается в том, чтобы доказать миру, что даже двигатель внутреннего сгорания может быть полностью СО2-нейтральным», — сказал он.

Говорят, что двигатель Nissan VC-Turbo является первым в мире готовым к производству двигателем с переменным коэффициентом сжатия. VC-Turbo разрабатывался более 20 лет, и он использует усовершенствованную многозвеньевую систему для изменения коэффициента сжатия. Во время работы угол наклона многозвеньевых рычагов варьируется, что приводит к регулировке верхней мертвой точки поршней. С изменением положения поршня меняется и степень сжатия. Результат — производительность по требованию. Высокий коэффициент сжатия обеспечивает большую эффективность, в то время как низкий коэффициент сжатия увеличивает мощность и крутящий момент. VC-Turbo доступен в Nissan Altima 2019.

3,6-литровый двигатель Pentastar от Fiat Chrysler Automobiles является примером внимательного отношения к деталям и политики постоянного совершенствования. Двигатель использует две ключевые особенности для повышения топливной экономичности и крутящего момента. Первая из них — это регулируемый подъем клапана (VVL). VVL позволяет двигателю оставаться в режиме пониженного подъема до тех пор, пока водитель не потребует больше мощности. Затем он реагирует переключением в режим повышенного подъема для улучшения сгорания топлива. Вторая инновация — это рециркуляция отработавших газов с охлаждением, которая, как говорят, сокращает выбросы вредных веществ, снижает потери при прокачке и позволяет работать без стука при высоких нагрузках двигателя. Эти особенности обеспечивают Pentastar увеличение экономии топлива на 6%, при этом крутящий момент увеличивается на 14,9%. Fiat Chrysler также отмечает, что эти улучшения наблюдаются при оборотах двигателя ниже 3000 об/мин, когда повышенный крутящий момент необходим больше всего.

В наши дни производительность двигателя — это не только крутящий момент и лошадиные силы. Речь идет и об эффективности. Toyota доказала это в 2018 году, представив 2,5-литровый четырехцилиндровый двигатель Dynamic Force, который, по имеющимся данным, обладает тепловым КПД около 40%. Это большой шаг вперед, учитывая, что большинство современных двигателей приближаются к 30%, что, в свою очередь, означает, что 70% энергии сгорания топлива теряется в виде тепла. Toyota добилась этого с помощью ряда современных усовершенствований, включая длинный ход, высокий коэффициент сжатия, форсунки с двойными распылителями, интеллектуальную регулировку синхронизации клапанов и непосредственный впрыск топлива. Результат: Экономия топлива на трассе 2018 Camry составляет 29 и 41 мг, что на 26% выше по сравнению с предыдущей моделью.

1,5-литровый двигатель EcoBoost от Ford заслуживает внимания, потому что это еще один пример «умного» маленького двигателя, способного управлять относительно большим автомобилем с помощью двух цилиндров. Рядный трехцилиндровый EcoBoost выполняет эту задачу при отключении цилиндра, который определяет ситуацию, когда один цилиндр не нужен, и поэтому автоматически отключает его. Система может отключить или активировать цилиндр всего за 14 миллисекунд для поддержания плавного хода. Однако даже на трех цилиндрах она способна выдать 180 л.с. и 240 Нм крутящего момента (при сгорании 93-октанового топлива). Этот двигатель установлен в европейском Ford Fusion и американском внедорожнике Ford Escape, способном буксировать до 900 кг.

В 2018 году компания Cadillac еще больше увлеклась турбокомпрессорами, представив двигатель Twin Turbo V-8. Twin Turbo использует «горячую V-образную конфигурацию» — то есть устанавливает турбокомпрессоры в верхней части двигателя, в ложбине между головками. Таким образом, инженеры Cadillac утверждают, что они уменьшили общий размер конструкции двигателя и практически ликвидировали отставание турбокомпрессоров. Использованный на Cadillac CT6 V-Sport, новый двигатель выдает примерно 550 л.с. и обеспечивает потрясающий крутящий момент в 850.1 Нм.

Для тех, у кого есть страсть к старомодным лошадиным силам и крутящему моменту, у Dodge есть ответ в виде 6,2-литрового высокомощного двигателя HEMI V-8. Двигатель, выдающий 797 л. с. и 958.6 Нм крутящего момента, большую часть своей мощности черпает из 2,7-литрового нагнетателя — самого большого заводского нагнетателя среди всех серийных автомобилей. Наряду с нагнетателем в двигателе используются высокопрочные шатуны и поршни, высокоскоростной клапанный механизм и два двухступенчатых топливных насоса. 6,2-литровый двигатель, используемый в Dodge Challenger Hellcat Redeye, способен принимать огромное количество бензина в высокопроизводительном режиме, опорожняя бак чуть менее чем за 11 минут. Хорошая новость, однако, в том, что при нормальных дорожных условиях Hellcat все еще находится на отметке 10.69 л/100 км. Dodge хвастается тем, что Hellcat является самым быстрым в отрасли маслкаром с разгоном 0-100 км/ч в 3,4 секунды.

Поговорим о другой крупной инновации в двигателе 2018 года: Mazda выпустила двигатель SkyActiv-X, который, как говорят, является первым в мире бензиновым двигателем, использующим воспламенение при сжатии. Соединив две классические технологии, инженеры Mazda утверждают, что они объединили высокую тягу бензинового двигателя с эффективностью, крутящим моментом и реакцией дизеля. Ключом к их реализации является технология, известная под названием Spark Controlled Compression Ignition, которая максимально увеличивает зону, в которой возможно воспламенение от сжатия, и обеспечивает плавный переход между воспламенением от сжатия и воспламенением от искры. При внедрении двигателя прошлой осенью Mazda сообщила удивительные цифры: крутящий момент повысился на 10-30%, а КПД — на 20-30% по сравнению с предшественником. Mazda говорит, что двигатель также предлагает большую свободу в выборе передаточных чисел, что еще больше увеличивает экономию топлива и ходовые качества двигателя.

Подписывайтесь на каналы:
@AutomotiveRu — новости автоиндустрии, железо и психология вождения
@TeslaHackers — сообщество российских Tesla-хакеров, прокат и обучение дрифту на Tesla


О компании ИТЭЛМА
Мы большая компания-разработчик automotive компонентов. В компании трудится около 2500 сотрудников, в том числе 650 инженеров.

Мы, пожалуй, самый сильный в России центр компетенций по разработке автомобильной электроники. Сейчас активно растем и открыли много вакансий (порядка 30, в том числе в регионах), таких как инженер-программист, инженер-конструктор, ведущий инженер-разработчик (DSP-программист) и др.

У нас много интересных задач от автопроизводителей и концернов, двигающих индустрию. Если хотите расти, как специалист, и учиться у лучших, будем рады видеть вас в нашей команде. Также мы готовы делиться экспертизой, самым важным что происходит в automotive. Задавайте нам любые вопросы, ответим, пообсуждаем.

Читать еще полезные статьи:

новых бензиновых ДВС Toyota с тепловым КПД 40%

Toyota хорошо известна своими достижениями в области технологии электропривода с ее гибридно-электрическими моделями Prius, но компания также продолжает добиваться прогресса в технологии двигателей внутреннего сгорания.

На Женевском автосалоне 2018 инженеры Toyota представили новое семейство 2,0-литровых четырехцилиндровых бензиновых двигателей, получившее название Dynamic Force. Первоначально будет две версии — одна для автомобилей с двигателем только с ДВС и пересмотренная версия цикла Аткинсона для гибридно-электрических приложений.Toyota утверждает, что пиковая тепловая эффективность обычной версии достигнет 40%, а у гибридного двигателя — 41%. Инженеры Toyota более подробно расскажут о двигателях в техническом документе SAE, который будет представлен на WCX 2018.

Это новейшие бензиновые ДВС Toyota, обеспечивающие уровень термической эффективности тормозов (BTE), приближающийся к дизельным двигателям малой мощности. Они следуют за 1,8-литровым VVT в Prius 2015 года, в котором использовалась система рециркуляции выхлопных газов большого объема (EGR), и за 2,5-литровым четырехцилиндровым двигателем, используемым в Camry Hybrid.

Hyundai также заявляет о 40% BTE для своего семейства Kappa 1,4-литрового цикла Atkinson, используемого в Elantra Eco, и 1,6-литрового Kappa, используемого в гибриде Ioniq.

Тепловой КПД теплового двигателя — это соотношение между полезной выходной мощностью устройства и потребляемой мощностью в единицах энергии. Тепловой КПД должен составлять от 0% до 100% в процентах. Из-за таких факторов, как трение, потери тепла и т. Д., Термический КПД обычно намного меньше 100%. Типичный автомобильный бензиновый ДВС работает примерно на 25%.

Недавний успех Toyota достигнут не благодаря прорыву, как бензиновый двигатель SpCCI с воспламенением от сжатия Mazda, а благодаря неустанному устранению отходов.

Значительным усовершенствованием является использование нового седла клапана с лазерным покрытием, которое обеспечивает сжатие седла до абсолютного минимума поверхности контакта с поверхностью клапана. Это уменьшает взаимодействие сиденья с прямым попаданием впускного отверстия в камеру сгорания, что способствует завихрению всасываемого заряда внутри камеры сгорания.

Клапаны в новой четверке 2.0-L также расположены под более широким входным углом, чтобы соответствовать меньшему диаметру квадратного (80,5 x 97,6 мм) отверстия и конструкции хода. Каждый цилиндр имеет объем 496,5 см3, что все более типично для 4-цилиндровых ДВС текущего поколения.

Двигатель оснащен системой двойного впрыска топлива, как было показано ранее на двигателях марки Lexus, как с прямыми, так и с портовыми форсунками, что обеспечивает максимальную эффективность при любых нагрузках и скоростях двигателя.

Очень высокая степень сжатия — 13: 1 для обычного двигателя и 14: 1 для гибрида — аналогична той, которая используется Mazda для ее Skyactiv-G. По словам компании, в сочетании с пересмотренными впускными портами, вызывающими перекатывание, и схемой двойного впрыска и высокой скоростью впускного заряда, связанной с конструкциями с длинным ходом, Dynamic Force Engine может похвастаться гораздо более быстрым сгоранием.

Повышенная точность регулирования фаз газораспределения обеспечивается электронными фазовращателями для впускных распредвалов.Они заменяют гидравлические приводы, как Toyota также сделала на двигателях Lexus. «Преимущество в том, что это быстрее, особенно в холодных условиях», — пояснил Джеральд Киллман, вице-президент по исследованиям и разработкам. Холодное густое масло приводит к замедлению изменения фаз газораспределения, поэтому электрические фазовращатели впускных клапанов имеют решающее значение.

Приводы выпускных кулачков остаются гидравлическими, поскольку выпускная сторона менее чувствительна к быстрой регулировке времени, продолжил он. «[Электрические фазовращатели] стоят дороже, так что, если нет явного преимущества, зачем беспокоиться?» — спросил Киллман.

Поршни с низким коэффициентом трения имеют лазерную штриховку на покрытых смолой юбках для уменьшения трения. Другие технологии, направленные на повышение эффективности, включают использование электронного термостата для точного контроля температуры охлаждающей жидкости с целью повышения эффективности при любых условиях, а электрический водяной насос гарантирует, что водяной насос быстро вращается только тогда, когда это необходимо.

«Во время разминки нужно избегать любого потока воды», — сказал Киллман. Таким образом, в отличие от насоса с ременным приводом, электрический насос просто отключается, когда двигатель холодный.

Масляный насос с механическим приводом, но имеет переменную мощность, поэтому его паразитная нагрузка снижается. «Нам нужно улучшение по каждому пункту», — подчеркнул Киллман.

Номинальная мощность обычного 2,0-литрового двигателя составляет 126 кВт (170 л.с.) при 6600 об / мин и 205 Н · м (151 фунт · фут) при 4800 об / мин. Новый гибридный двигатель имеет мощность 107 кВт (143 л.с.) при 6000 об / мин и 180 Н · м (132 фунт · фут) при 4400 об / мин.

Toyota также недавно объявила о нововведении для вариатора, который будет соответствовать двигателю.Эта трансмиссия, поставляемая Aisin AW, будет использовать обычное первое передаточное число для запуска, а затем переключиться на вариатор при переключении на повышенную передачу с первой передачи. Это позволяет вариатору переключать свои передаточные числа на более высокую скорость.

Результатом является повышение эффективности и большее удовлетворение запросов потребителей, поскольку реакция больше похожа на знакомую линейность редукторной трансмиссии, сообщил Киллман. «Этот новый вариатор был разработан с учетом удовольствия от вождения, а также эффективности», — сказал он.

Заявленная скорость переключения передач

на 20% выше, потому что угол наклона ремня вариатора составляет 9 °, а не предыдущие 11 °, а общий разброс передаточных чисел трансмиссии на 15% больше благодаря добавлению пусковой шестерни, пояснил Киллман.

Продолжить чтение »

Бензиновый двигатель Toyota достигает 38-процентного теплового КПД

Большинство двигателей внутреннего сгорания невероятно неэффективны при превращении сожженного топлива в полезную энергию.

Эффективность, с которой они это делают, измеряется с точки зрения «теплового КПД», и большинство бензиновых двигателей внутреннего сгорания в среднем составляют около 20 процентов теплового КПД. Дизели обычно выше — в некоторых случаях приближается к 40 процентам.

Компания Toyota разработала новый бензиновый двигатель, максимальный тепловой КПД которого, по ее утверждению, составляет 38 процентов, что выше, чем у любого другого двигателя внутреннего сгорания, выпускаемого серийно.

Новые агрегаты объемом 1,0 и 1,3 литра должны обеспечить на 10-15 процентов большую экономию, чем их существующие эквиваленты.

Toyota применила к своим двигателям несколько знакомых технологий для достижения такого уровня эффективности.

Один из них — это тот же цикл сгорания, который используется в гибридных моделях фирмы — цикл Аткинсона.

Используемые в 1,3-литровом двигателе, двигатели с циклом Аткинсона обычно имеют регулируемые фазы газораспределения, что позволяет впускным клапанам оставаться открытыми в начале такта сжатия. Более низкая плотность воздуха приводит к более эффективному сжиганию топлива и более высокому тепловому КПД.

Обычно двигателям не хватает мощности по сравнению с обычными двигателями с циклом Отто — в гибридах это компенсируется дополнительной мощностью электродвигателя.

ПОДРОБНЕЕ: Toyota Prius 2015: следующий гибрид нацелен на 55 миль на галлон, больше места, лучше управляемость

В версии 1. У 3-литрового двигателя степень сжатия 13,5 компенсирует некоторую потерю компрессии в течение цикла двигателя — теоретически двигатель должен работать так же, как обычный 1,3-литровый агрегат.

Модернизированные впускные каналы, регулируемые фазы газораспределения и рециркуляция охлаждаемых выхлопных газов также используются для повышения эффективности двигателя.

В 1,0-литровом двигателе, разработанном совместно с японским партнером Toyota Daihatsu, аналогичные двигатели (на этот раз без цикла Аткинсона) обеспечивают 37-процентный тепловой КПД.

Тем не менее, благодаря использованию технологии стоп-старт, новый двигатель на 30 процентов эффективнее эквивалентных 1,0-литровых двигателей в японском испытательном цикле JC08, ориентированном на город.

Toyota не подтвердила, в каких транспортных средствах будут использоваться новые двигатели и появится ли какая-либо силовая установка в США. Скорее всего, несколько автомобилей для японского рынка и выбранные модели, такие как Yaris и Aygo, проданные за рубежом, в конечном итоге выиграют от этих единиц.

Что он действительно показывает, так это то, что в обычных бензиновых двигателях есть еще много возможностей для улучшения.

Обычные двигатели внутреннего сгорания останутся доминирующими на автомобильном транспорте, по крайней мере, в ближайшие несколько десятилетий, поэтому любые усилия по их усовершенствованию тем временем заслуживают одобрения.

_________________________________________

Следуйте за GreenCarReports в Facebook, Twitter и Google+

Двигатель внутреннего сгорания продолжает совершенствоваться по мере роста ажиотажа в отношении электромобилей

Это может быть рассвет эры электромобилей, но 2018 год стал феноменальным годом для скромного двигателя внутреннего сгорания.

Среди наиболее заметных достижений: General Motors выпустила полноразмерные пикапы, которые могут работать всего с двумя цилиндрами, Mercedes-Benz представила свой первый новый рядный шестицилиндровый двигатель за более чем 20 лет, а Nissan Motor Co. представила первую в отрасли переменную. -компрессионный двигатель, уравновешивающий экономию топлива и мощность. Между тем поставщики бешеными темпами развивают технологии экономии топлива.

«Бензиновые двигатели будут оставаться очень и очень актуальными в течение долгого времени», — сказал Эд Ким, вице-президент по отраслевому анализу AutoPacific.«Потому что даже с этим толчком к электрификации, точка, в которой мы доберемся до полного парка аккумуляторных электрических батарей по всей стране, очень далеко».

Несмотря на ажиотаж, вызванный Tesla, даже самые оптимистичные прогнозы предполагают, что к 2025 году на полноценные электромобили будет приходиться только около 8 процентов рынка США. Сегодня они составляют менее 2 процентов.

Для обслуживания остальных 90% покупателей автопроизводители вкладывают средства в новые архитектуры двигателей и технологии, которые увеличивают мощность, сокращают выбросы и повышают эффективность.Toyota Motor Corp., например, планирует заменить почти все свои двигатели в период с настоящего момента до 2023 года, при этом 17 версий девяти новых двигателей должны появиться только в ближайшие три года. Fiat Chrysler Automobiles работает над 3,0-литровым рядным шестицилиндровым двигателем с турбонаддувом, который может заменить некоторые V-8; он, вероятно, начнет появляться в автомобилях Jeep примерно в 2020 году.

«Я бы не увидел прекращения работы двигателей внутреннего сгорания на горизонте», — сказал генеральный директор Volkswagen Герберт Дисс Automotive News .«Мы все еще работаем над следующим поколением бензиновых двигателей. Они станут более экономичными. У нас будут 48-вольтовые системы Start-Stop и мягкие гибридные системы. Там еще предстоит много улучшений. с другой стороны, улучшение — поколение двигателей за поколением двигателей — будет сокращено, потому что здесь не намного больше [эффективности]. Низкие плоды исчезли ».

Повышение эффективности двигателя внутреннего сгорания

  • Дайте двигателю работать на обедненной смеси, т. Е. Используйте избыток воздуха.Хорошо известно, что работа на обедненной смеси повышает эффективность. Раньше в крейсерских условиях двигатели всегда работали на обедненной смеси с избытком воздуха около 15% — это было экономично. Так что же это изменить? Проблема заключается в трехкомпонентном катализаторе (CO, UHC, NOx), который используется в выхлопных газах двигателя. Это работает, только если соотношение воздух / топливо в двигателе (по массе) стехиометрическое (химически правильное). Для бензина это соотношение составляет 14,6: 1. Компьютер двигателя, действуя совместно с датчиком воздушного потока двигателя, электронными топливными форсунками и датчиком кислорода в выхлопных газах, поддерживает стехиометрическое соотношение на протяжении большей части вашего вождения.Только при таком соотношении катализатор может одновременно окислять CO и UHC (до CO 2 и H 2 O) и химически восстанавливать NOx (до N 2 ). (UHC = несгоревшие углеводороды.) Человечеству нужен катализатор обедненного NOx. Тогда мы могли бы повысить эффективность и оставаться чистыми!
  • Также необходимы способы улучшения воспламеняемости обедненной смеси в бензиновых двигателях. То есть способность сжигать реальную бедную смесь ограничена топливом. Если смесь бензина с воздухом слишком бедная, пламя не будет иметь достаточной скорости, чтобы пройти через цилиндр за время, разрешенное частотой вращения двигателя, которую хочет водитель, или пламя даже не запустит пропуски зажигания в цилиндре, и тогда катализатор будет окислить огромное количество UHC и, таким образом, может перегреться (что может означать, что вам придется покупать новый катализатор).

    Фон:

    Первый курс термодинамики может научить эффективности цикла Отто (который является идеальным циклом, используемым для моделирования бензинового автомобильного двигателя с искровым зажиганием). Такой курс выведет следующее уравнение для эффективности цикла Отто:

    ч

    = 1 1 / r v г-1

    Степень сжатия двигателя r v . Собственно, это соотношение объемов. Это отношение объема в цилиндре, когда поршень находится внизу цилиндра, к объему в цилиндре, когда поршень находится в своем верхнем положении: r v = V внизу / V вверху .

    У большинства автомобильных двигателей степень сжатия находится в диапазоне от 9 до 10,5. Отметим: чем выше степень сжатия, тем выше КПД! Параметр g представляет собой отношение удельной теплоемкости, т. Е. Удельной теплоемкости при постоянном давлении и удельной теплоемкости постоянного объема. На практике чем выше g, тем выше КПД. Такой газ, как гелий или аргон, состоящий только из атомов, имеет максимально возможное значение g — 1,67. С другой стороны, комнатный воздух, состоящий в основном из молекул O 2 и N 2 , имеет г 1.4. Топливный пар имеет на g меньше, чем воздух. Смесь воздуха и паров бензина, вводимая в двигатель, имеет g около 1,35. Поскольку эта смесь сжимается и нагревается во время такта сжатия, ее g падает примерно до 1,33. При сгорании (когда поршень находится около своего верхнего положения) топливо окисляется до CO 2 (и некоторого количества CO) и H 2 O, и g падает дальше. Он падает в диапазоне 1,20–1,25. Общий эффективный g для всего цикла для использования в приведенном выше уравнении эффективности составляет около 1.27 .

    Практическое правило: чем сложнее молекулы, тем меньше g. Нижний предел равен 1. Атомы аргона и гелия только перемещаются, то есть они движутся по прямой траектории, пока не встретят другой атом. Молекулы комнатного воздуха перемещаются и вращаются (примерно по 2 осям). Горячий воздух начинает вибрировать (как два ядра, соединенных пружиной). Молекулы паров топлива имеют много возможностей вибрировать даже при комнатной температуре. Продукты сгорания вибрируют.Тем не менее, только перемещение молекул ТЯГАЕТ поршень. Другие режимы молекулярного движения ничего не делают для толкания поршня. Таким образом, когда g падает (что указывает на усиление вибрации молекул), h падает. Бедный двигатель (т.е. двигатель с избытком воздуха) имеет более холодный процесс сгорания и больше воздуха по сравнению с топливом, чем типичный двигатель с химически правильной смесью. Таким образом, его g больше, а h больше.

    Подставьте g = 1,27 в приведенное выше уравнение эффективности, предположите, что r v = 10, и вы получите h = 0.46. ​​Умножьте это примерно на 0,75, чтобы учесть эффекты реального цикла (например, время, необходимое для горения, потери тепла в охлаждающую жидкость и выпускные клапаны, которые открываются до того, как поршень полностью достигнет нижнего положения), и вы получите h = 0,35. Это эффективность (указанная выше) использования химической энергии топлива для толкания поршней. Умножьте это на механический КПД двигателя, который учитывает механическое трение в двигателе и работу по перекачке воздуха (и топлива), которую необходимо выполнить, и вы получите конечный или общий КПД двигателя.Конечно, механический КПД зависит от условий вождения. Чем выше частота вращения двигателя, тем больше потери на трение. Чем больше закрыта дроссельная заслонка (т. Е. Чем дальше вы снимаете ногу с педали), тем выше насосные потери. Для типичного вождения в США общий КПД двигателя составляет около 20%. Обратите внимание, ваша педаль на самом деле не педаль газа, это педаль воздуха! Добавьте к этому механические потери на трение трансмиссии и реальной оси (или потери на трение трансмиссии) и утечку некоторых основных принадлежностей, и вы получите 15% -ный коэффициент расхода топлива на колеса для типичного автомобиля, эксплуатируемого в США.

  • Более высокая степень сжатия. Здесь мы ограничены самовоспламенением детонации бензина. То есть, если компрессия бензинового двигателя выше примерно 10,5, если октановое число топлива не высокое, происходит детонационное сгорание. Это раздражает, и, если будет продолжаться, может произойти повреждение двигателя. Таким образом, эффективность бензиновых двигателей ограничена из-за неспособности топлива плавно сгорать в двигателях с высокой степенью сжатия.
  • Однако это ограничение не распространяется на дизельный двигатель.Он работает с высокой степенью сжатия. Отчасти этим объясняется его высокая эффективность. Он также работает на обедненной смеси, и его насосная работа невысока, что еще больше увеличивает его эффективность по сравнению с бензиновым двигателем. Человечеству нужны тихие, бездымные дизели без запаха!

  • Нам нужны новые циклы для практического использования. Примером может служить цикл Аткинсона. У него меньшая степень сжатия, чем степень расширения. Это означает, что T C уменьшается, поскольку сгоревший газ охлаждается по мере расширения, что делает цикл эффективным.Мы выбрасываем меньше тепла через выхлоп.
  • Запустите двигатель в оптимальных условиях, что означает низкое трение (умеренные обороты двигателя) и низкую насосную работу (воздушный дроссель более открыт). Попытайтесь приблизиться к КПД «толкания поршней» в 35%. Это уже происходит в некоторых стационарных поршневых двигателях, например, больших тихоходных поршневых двигателях, используемых на компрессорных станциях трубопроводов. Кроме того, это важная характеристика двигателей, используемых в гибридных бензиново-электрических транспортных средствах.Пусть бензиновый двигатель в гибридной бензиново-электрической силовой установке работает только с хорошим открытием дроссельной заслонки и скромными оборотами. Пример одного типа коммерчески доступного гибридного двигателя («параллельного» типа) можно найти по адресу:
  • КПД двигателя внутреннего сгорания

    КПД двигателя внутреннего сгорания

    1. Описание внутреннего
    Двигатель внутреннего сгорания

    Существует много различных типов внутреннего сгорания.
    Двигатели.По сути, все они работают одинаково. Смесь воздуха
    и топливо всасывается в двигатель , где оно
    сжатый. Затем воспламеняется смесь воздуха и топлива. Горящие газы
    расширяются, а затем выталкиваются из двигателя.

    Щелкните здесь для объяснения
    четыре цикла.

    2.Рейтинги
    Мощность

    Объем работы двигателя измеряется в футах * фунтах.
    крутящего момента. Мощность двигателя измеряется в
    лошадиные силы или ватты.

    1 лошадиная сила = (550 футов * фунт) / сек = 746 Вт = 2545 БТЕ / час

    Для преобразования крутящего момента в лошадиные силы: (крутящий момент * об / мин) / 5,252

    * ПРИМЕЧАНИЕ * лошадиных сил всегда будет равным крутящему моменту при 5252 об / мин, крутящий момент будет
    всегда больше, чем мощность при 5252 об / мин, а мощность
    будет всегда
    быть больше, чем крутящий момент более 5252 об / мин.

    Нажмите здесь
    для объяснения разницы в крутящем моменте и мощности.

    3. Рейтинги
    Эффективность

    Есть много разных
    способы определения эффективности двигателя и множество различных частей двигателя
    что вы можете оценить
    эффективность.

    Тепловой КПД — это процент энергии, полученной при сгорании.
    который фактически превращается в механическую работу.В типичном низком
    компрессионный двигатель, тепловой КПД составляет всего около 26%. В
    сильно модифицированный двигатель, такой как гоночный двигатель, тепловой КПД составляет около
    34%.

    Механический КПД — это процент энергии
    мощность двигателя после вычитания механических потерь, таких как трение, по сравнению с тем, что
    двигатель бы потушил без потери мощности. Наиболее
    механический КПД двигателей составляет около 94%.

    Это означает, что для стандартного двигателя только 20% мощности сжигается.
    эффективен.

    Нажмите здесь, чтобы
    диаграмма потерь мощности.

    Объемная эффективность — это взаимосвязь между тем, как
    в цилиндр поступило много воздуха и топлива по сравнению с тем, сколько воздуха и
    топливо требуется для заправки цилиндра при нормальном атмосферном давлении.
    Объемный КПД выражается в процентах.

    Щелкните здесь для получения дополнительной информации об объемном КПД
    и сжатие.

    Еще один способ оценить производительность двигателей — это
    соотношение лошадиных сил к кубическим дюймам.

    Двигатель имеет объем 351 куб. Дюйм и мощность 330 лошадиных сил.

    330/351 = 0,94, поэтому соотношение его мощности к кубическому дюйму составляет 0,94: 1

    4. Надежды на более производительный двигатель.

    Двигатели не очень эффективны.
    Подумайте только, только 20% энергии, производимой при сжигании топлива, полезно, и
    даже меньше, чем когда-либо, до колес вашего автомобиля.
    К счастью, люди всегда работают над улучшением характеристик двигателей.
    Последние несколько лет действительно открыли двери для более эффективных двигателей.
    с усовершенствованием компьютеров. Компьютеры теперь контролируют почти все аспекты
    как работают двигатели новых автомобилей. Единственное, что они не контролируют
    на вашем двигателе, что могло бы иметь наиболее улучшающий эффект, это синхронизация клапана.
    Кулачок — это мозг двигателя. Он сообщает двигателю, когда запускать
    своя искра (не во всех случаях), когда и как долго делать вдох и выдох. поскольку
    кулачок не может измениться, когда и как долго делать эти вещи, двигатель настроен
    чтобы максимально эффективно бежать на одной скорости.Любая другая скорость двигателя
    нет шансов бежать так же эффективно. Есть компании, которые сейчас
    пытаюсь делать двигатели с изменяемыми фазами газораспределения. Есть пара
    способы, которыми это будет работать, но лучше всего с соленоидами, которые
    компьютер управляется. Компьютер анализирует информацию и решает, как управлять клапаном.
    События. Это дает двигателю почти равные шансы работать так же эффективно, как
    возможно на всех скоростях! Некоторые компании уже продают двигатели с переменным
    фазы газораспределения, но те, что на рынке, имеют ограничения на то, насколько они могут измениться
    события фаз газораспределения.

    Библиография

    Интересные факты

    Копирайт 2002 Зак Ятс

    ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

    Экономика и энергия
    Год II — № 7
    Март / Апрель / 1998


    Основной
    Стр. Решебника
    Эффективность
    двигателя внутреннего сгорания
    Продажи
    и парк автомобилей Otto в Бразилии
    Энергия
    Основные показатели сектора в 1997 г.
    Как
    Повышение эффективности капитала

    Графическое издание:
    MAK
    Editorao Eletrnic
    a
    marcos @ rio-point.com
    Исправлено:
    Пятница, 22 апреля 2005 г.

    http://ecen.com

    КПД ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

    Омар Кампос Феррейра
    omar @ ecen .com
    Английская версия:
    Фрида Эйдельман
    [email protected]

    ВВЕДЕНИЕ

    Двигатели внутреннего сгорания разработаны по
    passu с технологиями добычи и переработки нефти.Важность
    пара двигатель-нефть в мировом экономическом развитии в ХХ веке и росте
    Из-за экологических проблем, связанных с его использованием, возникают опасения, как долго он прослужит.
    Основные вопросы: а) каковы перспективы поставок нефти? б) до чего
    точка может быть увеличена эффективность двигателя? в) как преимущества внутреннего
    двигателями внутреннего сгорания и недостатками высокого выброса загрязняющих веществ в атмосферу и
    углекислый газ примириться?

    О поставках нефти, компания E&E представила сводку
    из самых последних прогнозов, которые сходятся к 220 миллиардам тонн в качестве наилучшей оценки
    первоначальные запасы «обычных» нефти, половина из которых была извлечена
    и использовал.Между специализированными организациями также существует соглашение по вопросу о
    развитие перспективных геологоразведочных работ: до 2050 г. добыча должна быть снижена до
    20% от нынешнего. Поскольку в настоящее время КПД составляет 32%, очевидно, что в дальнейшем
    развитие двигателя не сможет компенсировать падение добычи нефти,
    даже когда рассматриваемый предел будет тем, что наложен Принципом Энергии
    Сохранение. Таким образом, как с экономической точки зрения, так и с точки зрения защиты окружающей среды двигатель
    эффективность имеет фундаментальное значение, поскольку при заданном потреблении энергии больше
    эффективность подразумевает меньший расход топлива и меньшие выбросы загрязняющих веществ.

    ЭМПИРИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭВОЛЮЦИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

    Мы предлагаем оценку с использованием той же методологии
    мы использовали для оценки запасов нефти, которая имеет то преимущество, что дает последовательный
    лечение для обоих вопросов. Нас вдохновила статья профессора Исраэля Варгаса (
    «Бразильский энергетический сценарий и обзор окружающей среды», CBPF -CS-003/92)
    и использовал тот же источник данных («Energy and Power», Chauncey Starr, Scientific
    Американский, том 225, 3, 1971),

    график, описывающий эволюцию конверсии
    эффективность для получения энергии.Поскольку в статье также представлены данные о конверсии
    к электроэнергии, мы предполагаем, что автор обращается в первом случае к внутренним
    двигатель внутреннего сгорания, так как паровые турбины теперь используются почти исключительно в термоэлектрических
    растения. Есть и другие способы прогнозирования эффективности, например, исследование о
    эволюция материальных технологий, но более сложная, потому что они не рассматривают все
    факторы, обуславливающие эволюцию, такие как затраты, удельная мощность, доступность
    соответствующее топливо и т. д.График охватывает период с 1880 по 2000 год со значениями
    экстраполировано с 1960 г., но мы использовали только данные этого века, в которых внутренние
    двигатели внутреннего сгорания эффективно проникли на рынок, а паровые турбины были ограничены
    электростанции.

    Мы также понимаем, что данные отражают средний
    эффективность всех двигателей, не отличая дизельных двигателей от двигателей Отто. В период
    Считается, что турбины все еще имели небольшое присутствие в промышленности.Используемая методология
    логистическая проекция, уже представленная в e&e («Футурология: Игра с
    Логистическая функция «, Омар Кампос Феррейра / 1996), основные уравнения:

    1 -Уравнение Вольтерра-Лотки

    2 — выведено из
    1

    3 — преобразовано из 2

    Первым шагом к определению эффективности как функции времени является
    проверьте, адаптируется ли логистическая функция к экспериментальным данным.В настоящее время
    случае исходный рисунок уже предлагает логистическую форму, но для того, чтобы иметь
    Для надежной проекции необходимо оценить константы уравнения (2). Большинство
    естественный способ — сначала определить предельное значение эффективности и константу (а)
    уравнения (1) путем корректировки расчетного отношения эволюции КПД, как
    функция КПД по параболе (эта настройка более чувствительна к
    отклонений, чем у логарифмической функции, которая их ослабляет).
    эволюция эффективности основана на наблюдаемых значениях.Для каждого временного интервала существует
    отношение, соответствующее средней точке интервала, чтобы
    уравнивание методом наименьших квадратов. После получения констант можно использовать
    уравнение (3) для экстраполяции. Наблюдаемые и расчетные данные приведены в
    следующая таблица.

    Таблица 1

    Год 1902 1907 1912 1918 1923 1929 1935 1947 1958 1967 1975
    ч 4,0 5,0 7,0 10,0 20,0 28,0
    ч 0,10 0,18 0,25 0,43 0,47
    h ajust. * 0,15 0,19 0,25 0,38 0,49
    F ** -2,56 -2,32 -1,94 -1,52 -0,58 0,007
    h ajust. 4,0 5,5 7,0 10,0 20,0 28,1

    * h доп. .
    — скорректированное значение скорости роста эффективности.
    ** F =

    Скорректированная функция показана на рисунках 1 и 2. Поскольку исходная
    значения КПД имеют большие относительные отклонения, парабола плохо настраивается
    к этим значениям. Чтобы устранить это неудобство, процедуру можно повторить, но у нас есть
    не сделано, потому что интересующим параметром является предельная эффективность, скорректированная
    значение параболы составляет 56%.

    График 1
    Скорость изменения КПД двигателей цикла Отто, наблюдаемая и
    скорректированные значения.

    График 2
    Изменение эффективности во времени, наблюдаемые и скорректированные значения
    АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ОЦЕНКИ

    Найденное значение предельного КПД является когерентным.
    с другими данными. Если рассматривать один цикл Карно между адиабатическим горением
    температура бензина (2300 К) и допустимая рабочая температура стали (925 К),
    ожидаемая эффективность составит 59%. Наибольшая эффективность уже достигнута в морской
    Дизель мощностью 90 000 л.с. составляет 52%.В двигателях Otto Cycle, использующих бензин C (с
    безводный спирт) он достигает 32%, а те, которые используют гидратированный спирт, достигают 38%.
    С другой стороны, если мы рассмотрим эффективность как исключительную функцию степени сжатия,
    спиртовой двигатель со степенью сжатия 12 л должен достигать 52,5%. Следовательно,
    можно заметить, что еще есть значительный запас для развития двигателя, а не
    достаточный, чтобы компенсировать снижение добычи нефти, но все еще значительный в
    условия экономии топлива и снижения выбросов CO 2 и загрязняющих веществ в атмосферу
    (CO, HC, NOx, альдегиды и т. Д.) Возможность использования тройной смеси бензина —
    спирт — вода, уже продемонстрированные в предварительных экспериментах, позволят объединить
    бензин и спирт в качестве переходного топлива для будущих решений (включая гидратированные
    сам спирт), совмещая теплотворные свойства первого с антидетонационными
    свойства спирта и воды. Вероятно, что развитие внутреннего
    двигатель внутреннего сгорания будет ориентирован на более точный анализ соответствующих
    термодинамические циклы.Сравнение ожидаемого КПД двигателя Otto Cycle, рассчитанного
    как исключительная функция степени сжатия с эффективностью, измеренной в двигателях
    используя настоящую технологию, можно заметить большую разницу, демонстрируя
    неадекватность модели, используемой при анализе цикла, основанной исключительно на энергии
    Принцип сохранения. Возможное уточнение, на первый взгляд, проистекает из
    учитывая необратимость реальных превращений топливной смеси (
    Второй закон термодинамики).

    Среди причин потери доступности топливной энергии
    теплообмен при конечной разности температур и турбулентном потоке в
    дроссельная секция (регулирующий воздушный клапан или дроссельная заслонка, впускной и выпускной
    клапан). Попадание воды в двигатель и ее испарение на впуске
    коллектор, где давление меньше атмосферного, охлаждает смесь
    позволяя уменьшить отвод тепла и, следовательно, необратимость, связанную с
    с внешним охлаждением.

    Видно, что проведенный анализ позволяет
    заметны скачки в развитии технологий, как это было в сороковых годах, с
    введение тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора, что позволило повысить
    степень сжатия от 5: 1, допустимая для бензина без присадок, до 7: 1. Полученные результаты
    путем смешивания безводного спирта с бензином в Бразилии показывают, что антидетонационные
    эффект было бы правильнее отнести к этильному радикалу, чем к свинцу.

    Этот пример анализа служит цели
    подтверждая общепринятую гипотезу о том, что технологическое развитие следует за
    логистический закон, так как в этом случае у нас есть измеримый параметр состояния
    технология, которая является термической эффективностью двигателя.

    Эффективность холодного пуска двигателя внутреннего сгорания: обзор проблемы, причины и возможные решения

    Основные моменты

    Источники I.C. Эффективность холодного запуска двигателя проверяется и количественно оценивается.

    Возможные решения рассматриваются вместе, а выгода оценивается количественно.

    Обсуждаются возможные конфликты между различными подсистемами двигателя.

    При холодном пуске наблюдается снижение расхода топлива до 7%.

    Наблюдается сокращение выбросов до 40% при холодном пуске.

    Реферат

    Законодательство по выбросам транспортных средств продолжает ужесточаться в целях минимизации воздействия двигателей внутреннего сгорания на окружающую среду. Одной из областей, вызывающих серьезную озабоченность в этом отношении, является холодный запуск; тепловой КПД двигателя внутреннего сгорания при холодном пуске значительно ниже, чем при достижении автомобилем устойчивых температур из-за неоптимальных температур смазочного материала и компонентов. Стремление к тепловому КПД (как двигателя внутреннего сгорания, так и транспортного средства в целом) привело к испытаниям множества решений для оценки их достоинств и влияния на другие системы транспортного средства на этапе прогрева (и при необходимости внедряются. ).Общая цель этих подходов состоит в попытке уменьшить потери энергии, чтобы системы и компоненты достигли предполагаемого диапазона рабочих температур как можно скорее после запуска двигателя. В случае двигателя это в первую очередь сосредоточено на системе смазки. Вязкость смазки очень чувствительна к температуре, а повышенная вязкость при низких температурах приводит к более высоким потерям на трение и перекачивание, чем можно было бы наблюдать при заданной рабочей температуре. Подходы, используемые для решения этой проблемы, включают использование материалов с фазовым переходом (для снижения скорости охлаждения в течение периода после работы двигателя) [1], [2] и использование термобарьерных покрытий в попытке изолировать цилиндр. растачивать и предотвращать потери тепла (таким образом увеличивая количество энергии, используемой для работы тормоза [3]).Также был опробован ряд системных изменений, включая отводные системы в смазочном контуре для снижения тепловых потерь. Здесь представлен критический обзор исследований в области управления температурным режимом транспортного средства на этапе холодного запуска, которые были продиктованы желанием улучшить как двигатель, так и его общую эффективность.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *