КПД двигателя внутреннего сгорания – познаем эффективность в сравнении. Сравнение кпд двигателей


Сравнение двигателей внутреннего сгорания с паровыми тепловыми двигателями.

В настоящее время существует большое количество устройств, использующих тепловое расширение газов. К таким устройствам относится карбюраторный двигатель, дизели, турбореактивные двигатели и т.д. Тепловые двигатели могут быть разделены на две основные группы.1.Двигатели с внешним сгоранием — паровые машины, паровые турбины, двигатели Стирлинга и т.д.2. Двигатели внутреннего сгорания.Первый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) был создан в 1860 г. французским инженером Этвеном Ленуаром, но эта машина была еще весьма несовершенной. В 1862 г. французский изобретатель Бо де Роша предложил использовать в двигателе внутреннего сгорания четырехтактный цикл:1) всасывание; 2) сжатие; 3) горение и расширение; 4) выхлоп. Эта идея была использована немецким изобретателем Н.Отто, построившим в 1878 г. первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. КПД такого двигателя достигал 22%, что превосходило значения, полученные при использовании двигателей всех предшествующих типов. Быстрое распространение ДВС в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и стационарной энергетике была обусловлена рядом их положительных особенностей: 1) Высокая экономичность. Осуществление рабочего цикла ДВС в одном цилиндре с малыми потерями и значительным перепадом температур между источником теплоты и холодильником обеспечивает высокую экономичность этих двигателей.2) Соединение с практически с любым потребителем энергии. Это объясняется широкими возможностями получения соответствующих характеристик изменения мощности и крутящего момента этих двигателей. Рассматриваемые двигатели успешно используются на автомобилях, тракторах, сельскохозяйственных машинах, тепловозах, судах, электростанция.3) Сравнительно невысокая начальная стоимость, компактность и малая масса ДВС позволили широко использовать их на силовых установках, находящих широкое применение/4) Установки с ДВС обладают большой автономностью.5) Возможность быстрого пуска ДВС в обычных условиях. Двигатели, работающие при низких температурах, снабжаются специальными устройствами для облегчения и ускорения пуска. После пуска двигатели сравнительно быстро могут принимать полную нагрузку. ДВС обладают значительным тормозным моментом, что очень важно при использовании их на транспортных установках.6) Способность одного двигателя работать на многих топливах. Так известны конструкции судовых двигателей большой мощности, которые работают на различных топливах — от дизельного до котельного мазута.К недостаткам ДВС можно отнести следующие:1) Ограниченная (по сравнению, например с паровыми и газовыми турбинами) агрегатная мощность;2) высокий уровень шума;3) относительно большая частота вращения коленчатого вала при;4) токсичность выхлопных газов;5) возвратно-поступательное движение поршня, ограничивающие частоту вращения и являющиеся причиной появления неуравновешенных сил инерции и моментов от них.

morez.ru

КПД дизельного двигателя

Коэффициент полезного действия (КПД) является величиной, которая в процентном отношении выражает эффективность того или иного механизма (двигателя, системы) касательно преобразования полученной энергии в полезную работу.

Что касается двигателя внутреннего сгорания (ДВС), такой силовой агрегат осуществляет преобразование тепловой энергии. Данная высвобождающаяся энергия является результатом сгорания топлива в цилиндрах двигателя. КПД мотора представляет собой фактически совершенную механическую работу, которая состоит в соотношении полученной поршнем энергии от сгорания топлива и конечной мощности, которая отдается установкой на коленчатом валу ДВС.

Мощность и крутящий момент

При одинаковом показателе рабочего объёма, мощность атмосферного бензинового мотора выше, но достигается при более высоких оборотах. Двигатель нужно «крутить», потери возрастают, увеличивается расход топлива. Также необходимо упомянуть крутящий момент, под которым в буквальном смысле понимается сила, которая передается от мотора на колеса и движет автомобиль. Бензиновые ДВС выходят на максимум крутящего момента при более высоких оборотах.

Аналогичный атмосферный дизель выходит на пик крутящего момента при низких оборотах, при этом расходует меньше солярки для выполнения полезной работы, что означает более высокий КПД и экономию топлива.

Солярка образует больше тепла по сравнению с бензином, температура сгорания дизтоплива выше, показатель детонационной стойкости более высокий. Получается, у дизельного ДВС произведённая полезная работа на определенном количестве топлива больше.

Энергетическая ценность солярки и бензина

Дизельное топливо состоит из более тяжелых углеводородов, чем бензин. Меньший КПД бензиновой установки сравнительно с дизелем также заключаются в энергетической составляющей бензина и особенности его сгорания. Полное сгорание равного количества солярки и бензина даст больше тепла именно в первом случае. Тепло в дизельном ДВС более полноценно преобразуется в полезную механическую энергию. Получается, при сжигании одинакового количества топлива за единицу времени именно дизель выполнит больше работы.

Также стоит учитывать особенности впрыска и создание надлежащих условий для полноценного сгорания смеси. В дизель топливо подается отдельно от воздуха, впрыскивается не во впускной коллектор, а напрямую в цилиндр в самом конце такта сжатия. Результатом  становится более высокая температура и максимально полноценное сгорание порции рабочей топливно-воздушной смеси.

Итоги

Конструкторы постоянно стремятся повысить КПД как дизельного, так и бензинового двигателя. Увеличение количества впускных и выпускных клапанов на один цилиндр, активное применение систем изменения фаз газораспределения, электронное управление топливным впрыском, дроссельной заслонкой и другие решения позволяют существенно повысить коэффициент полезного действия. В большей мере это касается дизельного двигателя.

Благодаря таким особенностям современный дизель способен  полностью сжечь насыщенную углеводородами порцию дизтоплива в цилиндре и выдать большой показатель крутящего момента на низких оборотах. Низкие обороты означают меньшие потери на трение и возникающее в результате трения сопротивление. По этой причине дизельный мотор сегодня является одним из наиболее производительных и экономичных типов ДВС, КПД которого зачастую превышает отметку в 50%.

 

Дизельный мотор и бензиновый: сравнение КПД

autoexpert.today

КПД двигателя внутреннего сгорания – определение и сравнение 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.

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.

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.

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.

tula-intim.ru

КПД двигателя внутреннего сгорания – определение и сравнение 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.

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.

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.

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.

bez-tebya.ru

Сравнение циклов поршневых двигателей внутреннего сгорания — КиберПедия

Степень совершенства любого термодинамического цикла определяется значением его термического КПД. При этом применяют два метода: первый заключается в сравнении площадей на Тs-диаграмме, а второй — в сравнении среднеинтегральных температур в процессах подвода и отвода теплоты в циклах.

Сравнение циклов с изохорным и изобарным подводом теп­лоты при разных степенях сжатия и при равенстве коли­честв отведенной теплоты и одинаковых максимальных тем­пературах Тz. На рисунке 9 цикл с изохорным подводом теплоты изображен пл. acOzb, цикл с изобарным подводом теплоты — пл. acДzb. Максимальные температуры в точке zу них одинаковы.

Количество отведенной теплоты в обоих циклах, изображается пл. mabn. Так как подведенная теплота в цикле с изобарным подводом теплоты изображается большей площадью, чем подведенная теплота в цикле с изохорным подводом теплоты, т. е. пл. mcДzn> пл. mcOzn, то КПД цикла с изобарным подводом теплоты больше КПД цикла с изохорным подводом теплоты. [3] При этих условиях цикл Дизеля более экономичен. Также двигатель Дизеля, не нуждающийся в карбюрировании топлива, может работать на более низкосортном топливе.

Основным недостатком двигателей, работающих по циклу Дизеля, по сравнению с двигателями, работающими по циклу Отто, является необходимость затраты работы на привод устройства для распыления топлива и относительная тихоходность из-за более медленного сгорания топлива.

Рисунок 9 – Сравнение циклов ДВС

 

Среднеинтегральная температура для любого термодинамического процесса равна отно­шению количества теплоты, участвующей в процессе, к изменению эн­тропии рабочего тела. Для любого термодинамического процесса она зависит только от его начальной и конечной температур:

 

,   . (61)     (62)

 

Выражая q1 и q2 из (61) и (62) термический КПД любого цикла ДВС можно определить следующим образом :

 

ηt = = 1 — , (63)

 

гдеТ1СИ — среднеинтегральная температура процесса подвода тепло­ты,

Т2СИ — среднеинтегральная температура процесса отвода теплоты.

 

Используя понятие среднеинтегральной температуры процесса можно произвести сравнение термодинамической эффективности циклов с изохорным и изобарным подводом теплоты.

При сравнении термодинамических циклов с разными степенями сжатия, но при одинаковой максимальной температуре циклов (рисунок 9) получаем, что температура Т1СИ изобарного подвода теплоты больше, чем температура Т1СИ изохорного подвода теплоты, а температура Т2СИизохорного процесса отвода теплоты в обоих циклах будет одина­ковой. [3] Отсюда следует, что

 

, (64)

 

Аналогичным образом можно произвести сравнение значения ηt для цикла со смешанным сгоранием со значе­ниями ηtцикла Отто и цикла Дизеля, которое показывает, что при одинаковых степенях сжатия ε :

 

, (65)

 

Рисунок 10 – Сравнение циклов ДВСпри одинаковых степенях сжатия ε

 

Если сравнить эффективность двигателей при одинаковых наивысших температурах цикла (Тz), то соотношение термических КПД:

 

. (66)

 

Соотношение (66) наглядно иллюстрируется T,s-диаграммой (рисунок 11). Из рисунка видно, что все циклы имеют одинаковое количество отведённой теплотыq2, равной площади mabnm, при наи­большем значении подведенного количества теплоты в цикле Дизеля (площадь macДzbam), среднем значении подведенного количества теплоты в смешанном цикле (Тринклера, площадью macТz’zbam) и наименьшем значении подведенного количества теплоты в цикле Отто (площадь macOzbam). [1]

Рисунок 11 – Сравнение циклов ДВС при одинаковых наивысших температурах цикла (Тz)

 

Учитывая, что разность (q1-q2) это полезная работа цикла lЦ, делаем вывод что наибольшая работа цикла в цикле Дизеля, средняя по значению в цикле Тринклера и наименьшая в цикле Отто. Результаты приведенного анализа эффективности термодинамических циклов двигателей внутреннего сгорания справедливы лишь для идеа­льных циклов без учета необратимости и других факторов. В реальных циклах рабочее тело (в первых двух тактах — это воздух в цикле Дизеля и в цикле со смешанным сгоранием или горючая смесь в цикле Отто, в последующих тактах — это смесь воздуха и продуктов сгорания) по своим свойствам отличается от идеального газа с постоянной теплоемкостью; вследствие неизбежного трения процессы адиабатного сжатия и расширения происходят не по изоэнтропе, а с ростом энтропии; при­нудительное охлаждение стенок цилиндра еще больше увеличивает от­клонение этих процессов от изоэнтропных; сгорание происходит за ма­лые, но все же конечные промежутки времени, в течение которых пор­шень успевает несколько переместиться, так что условие изохорности процесса сгорания выполняется не совсем строго; имеют место механи­ческие потери в механизме и т. д. Это же относится к процессу выхлопа при открывании выхлопного клапана.

Поэтому для перехода от идеальных термодинамических циклов, исследованных выше, к реальным циклам необходимо вводить внутренний относительный КПД двигателя, который определяется эксперименталь­но при испытании последнего. [1]

 

cyberpedia.su

КПД двигателя внутреннего сгорания – познаем эффективность в сравнении

Среди множества черт разных механизмов в автомобиле важное значение имеет КПД двигателя внутреннего сгорания. Чтобы узнать сущность этого понятия, нужно совершенно верно знать, что представляет собой хороший двигатель внутреннего сгорания. Содержание 1 КПД двигателя внутреннего сгорания – что это такое? 2 Сравнение КПД двигателей – бензин и дизель 3 КПД дизельного двигателя – заметная эффективность КПД двигателя внутреннего сгорания – что это такое? Прежде всего, мотор преобразует тепловую энергию, появляющуюся при сгорании горючего, в определенное количество механической работы.

В отличие от паровых автомобилей, эти двигатели более легкие и компактные. Они значительно экономичнее и потребляют строго определенное жидкое и газообразное горючее. Так, КПД современных двигателей рассчитывается на основании их прочих показателей и технических характеристик.

КПД (коэффициент нужного действия) является отношением практически передаваемой мощности на вал двигателя к мощности, приобретаемой поршнем за счет действия газов. В случае если совершить сравнение КПД двигателей разной мощности, то возможно установить, что это значение для каждого из них имеет собственные особенности.

Действенный КПД двигателя зависит от разных механических утрат на различных этапах работы. На утраты воздействует перемещение отдельных частей мотора и появляющееся наряду с этим трение. Это поршни, различные подшипники и поршневые кольца.

Эти подробности приводят к наибольшей величине утрат, составляющие приблизительно 65 % от их общего числа. Помимо этого, утраты появляются от действия таких механизмов, как насосы, магнето и другие, каковые смогут дойти до 18 %. Малого часть утрат составляют сопротивления, появляющиеся в топливной совокупности на протяжении выпуска и процесса впуска.

тюнинг двигателя — КПД ДВС. Тюнинг идеи

Вам будет весьма интересно, Подобрано как раз для Вас:
  • Периодичность замены масла в двигателе – определяем сроки и обучаемся поменять самостоятельно

    Эксплуатация любого автомобиля, так или иначе, требует его регулярного техобслуживания, среди них и заботы о смазке мотора, тут принципиально важно выяснить периодичность замены масла в…

  • Диагностика двигателя внутреннего сгорания патент

    Обрисованы способы диагностирования бензиновых дизелей и двигателей. Приведены вероятные неисправности двигателя при перемещении автомобиля. Книги онлайн: Бесприборная диагностика неисправностей…

  • Так ли несложен одноцилиндровый четырехтактный двигатель?

    Частенько на автомобили устанавливают одноцилиндровый четырехтактный двигатель, приобрести что возможно в специальных магазинах либо же заказать через интернет. Данный механизм есть…

  • Утрата мощности двигателя – от чего слабеет отечественный автомобиль?

    Иногда достаточно сложно ответить конкретно, из-за чего случилась утрата мощности двигателя, потому, что существует множество факторов, воздействующих на данный показатель. Сначала разглядим подробнее, что же…

  • Как трудится двигатель автомобиля – “сердечные” дела вашей автомобили

    Прежде, чем разглядывать вопрос, как трудится двигатель автомобиля, нужно хотя бы в общем разбираться в его устройстве. В любом автомобиле установлен двигатель внутреннего…

Увлекательные записи

dream-service.ru