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.
Добавить комментарий
-
Andris Что-то как-то бред.
1) Двухтактные имеют КПД 50% ?
2) Компрессия никак не минус, т.к. работа на сжатие не улетает в космос, а возвращается полезной в следующем цикле.
3) Выделяет меньше тепла — Вы имеете ввиду «тепловые потери меньше»? Потому что удельная теплота сгорания у бензина и дизеля практически идентичны.-
Иван Шкинев
В 2-х тактном двигателе те-же 4 такта. Но кпд ещё ниже по причине конструкции. Часть бензина улетает через карбюратор (при движении поршня вниз),часть сгорающих газов-в трубу-момент «продувки».
Просто двигатели менее металоёмки и конструктивно проще .
Удельная теплоёмкость у бензина выше солярки.
Двигатели с наддувом оочень «прожорливы» -
Иван Шкинев
при сжатии часть бензо-воздушной смеси просачивается в картер. Обратный ход поршня провернёт вал на 0,2-0,5 оборота (без горения).
Горящая капля солярки даст меньше тепла, чем бензин.
КПД 4-х тактного ДВС-16%. 2-х тактного-12-13 %.
-
-
Иван Шкинев
кпд двс не может быть выше 25%, так как 3 такта -«потребители», а работает только «рабочий ход». Но и в нём потери на трение, согревание поршня и стенок цилиндра, тосола…
Найти кпд двигателя просто: максимально быстро разогнать машину до 100 км/ч и рассчитать ускорение. 27,8:2:t (t-время разгона). Формул несколько: n*t=m*1,16 «Жигули»…
Найти мощность при 100% КПД: n*18=1170*1,16 n=900 кг.м. Это-12 л.с. А двигатель-75 сил. КПД-16%.
У любого бензинового ДВС КПД 16%. У дизеля КПД меньше, так как солярка меньше выделяет тепла. И большая компрессия- минус в работе двигателя, так как отнимает много сил на сжатие.
А экономичнее дизель в режимах малых нагрузок, (но по другим причинам, в частности-наличия в бензинках дроссельной заслонки…)-
Дмитрий
Комент просто огонь!!!!!!! Не че что энергоустановки на кораблях большинство дизельные где постоянные обороты и дроссель не нужен? Справочникам по удельной теплоте сгорания совсем не верим?
-
Иван Шкинев
Можно,конечно, и бензиновый ДВС, но,как правило, они высоко-оборотисты. Нужна коробка передач. Обороты винта-250—500 в минуту. Спорить не буду-с кораблями «дело не имел».
(назначение дроссельной заслонки ?)
-
-
Сортировать:
7 комментариев