ККД теплових двигунів — це співвідношення між загальною енергією, що міститься в паливі, і кількістю енергії, яка використовується для виконання корисної роботи. Існує дві класифікації теплових двигунів:
- Двигуни внутрішнього згоряння (бензинові, дизельні та газотурбінні двигуни циклу Брейтона) та
- Двигуни зовнішнього згоряння (паропоршневі, парова турбіна, двигун циклу Стірлінга).
Кожен із цих двигунів має унікальні характеристики термічної ефективності.
Ефективність двигуна, конструкція трансмісії та конструкція шин сприяють ефективності палива автомобіля.
Математичне визначення
ККД двигуна визначається як відношення виконаної корисної роботи до виділеного тепла.
де, це тепло, що поглинається і чи виконана робота.
Будь ласка, зверніть увагу, що термін «виконана робота» стосується потужності, що подається на зчеплення або на карданний вал.
Це означає, що тертя та інші втрати віднімаються від роботи, виконаної термодинамічним розширенням. Таким чином, двигун, який не виконує жодної роботи зовнішньому середовищу, має нульову ефективність.
Ступінь стиснення
Ефективність двигунів внутрішнього згоряння залежить від кількох факторів, найважливішим із яких є коефіцієнт розширення. Для будь-якого теплового двигуна робота, яку можна вилучити з нього, пропорційна різниці між початковим і кінцевим тиском під час фази розширення. Отже, підвищення початкового тиску є ефективним способом збільшення витягуваної роботи (зменшення кінцевого тиску, як це робиться з паровими турбінами шляхом випуску у вакуум, також є ефективним).
Ступінь стиснення (розрахований суто на основі геометрії механічних частин) типового бензину (бензину) становить 10:1 (преміальне паливо) або 9:1 (звичайне паливо), а деякі двигуни досягають коефіцієнта 12:1 або більше. Чим більший коефіцієнт розширення, тим ефективніший двигун, в принципі, і вищий коефіцієнт стиснення/розширення. Звичайні двигуни в принципі потребують бензину з вищим октановим числом, хоча цей спрощений аналіз ускладнюється різницею між фактичним і геометричним коефіцієнтами стиснення. Високе октанове число гальмує тенденцію палива до майже миттєвого горіння (відоме як детонація або детонація) за умов високого стиснення/високого нагрівання. Однак у двигунах, які використовують стиснення, а не іскрове запалювання, за допомогою дуже високого ступеня стиснення (14–25:1), таких як дизельний двигун або двигун Бурка, високооктанове паливо не потрібне. Насправді низькооктанове паливо, яке зазвичай оцінюється за цетановим числом, є кращим у цих застосуваннях, оскільки воно легше запалюється під час стиснення.
В умовах часткової дросельної заслінки (тобто коли дросельна заслінка відкрита не повністю) ефективний ступінь стиснення менший, ніж коли двигун працює на повній дросельній заслінці, через той простий факт, що вхідна паливно-повітряна суміш обмежена і не може заповнитися камеру до повного атмосферного тиску. Ефективність двигуна менша, ніж коли двигун працює на повному газі. Одним із розв'язань цієї проблеми є перенесення навантаження в багатоциліндровому двигуні з деяких циліндрів (шляхом їх дезактивації) на решту циліндрів, щоб вони могли працювати під вищими індивідуальними навантаженнями та відповідно до вищих ефективних ступенів стиснення. Ця техніка відома як змінне зміщення.
Більшість бензинових (цикл Отто) і дизельних (цикл Дізеля) двигунів мають ступінь розширення, що дорівнює ступеню стиснення. Деякі двигуни, які використовують цикл Аткінсона або цикл Міллера, досягають підвищеної ефективності завдяки тому, що ступінь розширення перевищує ступінь стиснення.
Дизельні двигуни мають ступінь стиснення/розширення від 14:1 до 25:1. У цьому випадку загальне правило вищої ефективності від вищого стиснення не застосовується, оскільки дизелі зі ступенем стиснення понад 20:1 є дизелями з непрямим уприскуванням (на відміну від прямого впорскування). Вони використовують передкамеру, щоб забезпечити роботу з високими обертами, необхідну в автомобілях/легкових автомобілях і легких вантажівках. Теплові та газодинамічні втрати з передкамери призводять до того, що дизелі з прямим уприскуванням (попри їх нижчий коефіцієнт стиснення/розширення) є більш ефективними.
Дивись також
Посилання
- Економія палива, ККД і потужність двигуна
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
KKD teplovih dviguniv ce spivvidnoshennya mizh zagalnoyu energiyeyu sho mistitsya v palivi i kilkistyu energiyi yaka vikoristovuyetsya dlya vikonannya korisnoyi roboti Isnuye dvi klasifikaciyi teplovih dviguniv Dviguni vnutrishnogo zgoryannya benzinovi dizelni ta gazoturbinni dviguni ciklu Brejtona ta Dviguni zovnishnogo zgoryannya paroporshnevi parova turbina dvigun ciklu Stirlinga Kozhen iz cih dviguniv maye unikalni harakteristiki termichnoyi efektivnosti Efektivnist dviguna konstrukciya transmisiyi ta konstrukciya shin spriyayut efektivnosti paliva avtomobilya Matematichne viznachennyaKKD dviguna viznachayetsya yak vidnoshennya vikonanoyi korisnoyi roboti do vidilenogo tepla h w o r k d o n e h e a t a b s o r b e d Q 1 Q 2 Q 1 displaystyle eta frac mathrm work done mathrm heat absorbed frac Q 1 Q 2 Q 1 de Q 1 displaystyle Q 1 ce teplo sho poglinayetsya i Q 1 Q 2 displaystyle Q 1 Q 2 chi vikonana robota Bud laska zvernit uvagu sho termin vikonana robota stosuyetsya potuzhnosti sho podayetsya na zcheplennya abo na kardannij val Ce oznachaye sho tertya ta inshi vtrati vidnimayutsya vid roboti vikonanoyi termodinamichnim rozshirennyam Takim chinom dvigun yakij ne vikonuye zhodnoyi roboti zovnishnomu seredovishu maye nulovu efektivnist Stupin stisnennyaEfektivnist dviguniv vnutrishnogo zgoryannya zalezhit vid kilkoh faktoriv najvazhlivishim iz yakih ye koeficiyent rozshirennya Dlya bud yakogo teplovogo dviguna robota yaku mozhna viluchiti z nogo proporcijna riznici mizh pochatkovim i kincevim tiskom pid chas fazi rozshirennya Otzhe pidvishennya pochatkovogo tisku ye efektivnim sposobom zbilshennya vityaguvanoyi roboti zmenshennya kincevogo tisku yak ce robitsya z parovimi turbinami shlyahom vipusku u vakuum takozh ye efektivnim Stupin stisnennya rozrahovanij suto na osnovi geometriyi mehanichnih chastin tipovogo benzinu benzinu stanovit 10 1 premialne palivo abo 9 1 zvichajne palivo a deyaki dviguni dosyagayut koeficiyenta 12 1 abo bilshe Chim bilshij koeficiyent rozshirennya tim efektivnishij dvigun v principi i vishij koeficiyent stisnennya rozshirennya Zvichajni dviguni v principi potrebuyut benzinu z vishim oktanovim chislom hocha cej sproshenij analiz uskladnyuyetsya rizniceyu mizh faktichnim i geometrichnim koeficiyentami stisnennya Visoke oktanove chislo galmuye tendenciyu paliva do majzhe mittyevogo gorinnya vidome yak detonaciya abo detonaciya za umov visokogo stisnennya visokogo nagrivannya Odnak u dvigunah yaki vikoristovuyut stisnennya a ne iskrove zapalyuvannya za dopomogoyu duzhe visokogo stupenya stisnennya 14 25 1 takih yak dizelnij dvigun abo dvigun Burka visokooktanove palivo ne potribne Naspravdi nizkooktanove palivo yake zazvichaj ocinyuyetsya za cetanovim chislom ye krashim u cih zastosuvannyah oskilki vono legshe zapalyuyetsya pid chas stisnennya V umovah chastkovoyi droselnoyi zaslinki tobto koli droselna zaslinka vidkrita ne povnistyu efektivnij stupin stisnennya menshij nizh koli dvigun pracyuye na povnij droselnij zaslinci cherez toj prostij fakt sho vhidna palivno povitryana sumish obmezhena i ne mozhe zapovnitisya kameru do povnogo atmosfernogo tisku Efektivnist dviguna mensha nizh koli dvigun pracyuye na povnomu gazi Odnim iz rozv yazan ciyeyi problemi ye perenesennya navantazhennya v bagatocilindrovomu dviguni z deyakih cilindriv shlyahom yih dezaktivaciyi na reshtu cilindriv shob voni mogli pracyuvati pid vishimi individualnimi navantazhennyami ta vidpovidno do vishih efektivnih stupeniv stisnennya Cya tehnika vidoma yak zminne zmishennya Bilshist benzinovih cikl Otto i dizelnih cikl Dizelya dviguniv mayut stupin rozshirennya sho dorivnyuye stupenyu stisnennya Deyaki dviguni yaki vikoristovuyut cikl Atkinsona abo cikl Millera dosyagayut pidvishenoyi efektivnosti zavdyaki tomu sho stupin rozshirennya perevishuye stupin stisnennya Dizelni dviguni mayut stupin stisnennya rozshirennya vid 14 1 do 25 1 U comu vipadku zagalne pravilo vishoyi efektivnosti vid vishogo stisnennya ne zastosovuyetsya oskilki dizeli zi stupenem stisnennya ponad 20 1 ye dizelyami z nepryamim upriskuvannyam na vidminu vid pryamogo vporskuvannya Voni vikoristovuyut peredkameru shob zabezpechiti robotu z visokimi obertami neobhidnu v avtomobilyah legkovih avtomobilyah i legkih vantazhivkah Teplovi ta gazodinamichni vtrati z peredkameri prizvodyat do togo sho dizeli z pryamim upriskuvannyam popri yih nizhchij koeficiyent stisnennya rozshirennya ye bilsh efektivnimi Divis takozhPitoma vitrata paliva Pitomij impulsPosilannyaEkonomiya paliva KKD i potuzhnist dviguna