ККД двигуна внутрішнього згоряння – пізнаємо ефективність у порівнянні
Зміст
Серед багатьох характеристик різних механізмів в автомобілі вирішальне значення має ККД двигуна внутрішнього згоряння. Для того, щоб з'ясувати суть цього поняття, необхідно точно знати, що являє собою класичний двигун внутрішнього згоряння.
ККД двигуна внутрішнього згоряння – що це таке?
Насамперед, мотор перетворює теплову енергію, що виникає при згорянні палива, у певну кількість механічної роботи. На відміну від парових машин, ці двигуни більш легкі та компактні. Вони набагато економічніші і споживають строго певне рідке та газоподібне паливо. Таким чином, ККД сучасних двигунів розраховується на підставі їх технічних характеристик та інших показників.
ККД (коефіцієнт корисної дії) є відношенням фактично передається потужності на вал двигуна до потужності, одержуваної поршнем за рахунок дії газів. Якщо порівняння ККД двигунів різної потужності, можна встановити, що це значення кожному з них має особливості.
Ефективний ККД двигуна залежить від різних механічних втрат різних стадіях роботи. На втрати впливає рух окремих частин мотора і тертя, що виникає при цьому. Це поршні, поршневі кільця та різні підшипники. Ці деталі викликають найбільшу величину втрат, що становлять приблизно 65 % від загальної кількості. Крім того, втрати виникають від дії таких механізмів, як насоси, магнето та інші, які можуть сягнути 18 %. Незначну частину втрат становлять опори, що виникають у паливній системі під час процесу впуску та випуску.
Найбільше ККД знижується через теплові втрати. Силова установка прогріває всі елементи системи, включаючи рідину, що охолоджує, радіатор охолодження і обігрівача, разом з цим втрачається тепло. Частина губиться разом із вихлопними газами. У середньому теплові втрати припадає до 35% від ККД, але в паливної ефективності ще 25%. Ще близько 20% посідають механічні втрати, тобто. на елементи, що створюють тертя (поршні, кільця тощо). Зменшити тертя допомагають якісні моторні олії, але повністю виключити цей фактор неможливо.
З огляду на низький ККД двигуна можна уявити втрати більш наочно, наприклад, кількості палива. При середній витраті палива 10 літрів на сто кілометрів пробігу на проходження цієї ділянки йде лише 2-3 літри палива, решта втрат. У дизеля втрати менше, як і до ДВЗ із газобалонним обладнанням. Якщо питання високого ККД двигуна важливе, тобто на варіанти з коефіцієнтом 90%, але це електромобілі та авто з двигуном гібридного типу. Як правило, їх вартість дещо вища і через специфіку експлуатації (потрібна регулярна підзарядка та обмежений запах ходу) такі машини в нашій країні поки що рідкість.
Порівняння ККД двигунів – бензин та дизель
Якщо порівнювати між собою ККД бензинового та дизельного двигуна, то слід зазначити, що перший з них недостатньо ефективний і перетворює на корисну дію всього 25-30% виробленої енергії. Наприклад, ККД стандартного дизеля досягає 40%, а застосування турбонаддува та проміжного охолодження підвищує це значення до 50%.
Обидва двигуни, незважаючи на схожість конструкції, мають різні види сумішоутворення. Тому поршні карбюраторного двигуна працюють при більш високих температурах, що вимагають якісного охолодження. Через це теплова енергія, яка б перетворитися на механічну, розсіюється без будь-якої користі, знижуючи загальне значення ККД.
Проте, щоб підвищити ККД бензинового двигуна, вживаються певні заходи. Наприклад, на один циліндр можуть встановлюватися два впускні і випускні клапани, замість конструкції, коли розміщується один впускний і один випускний клапан. Крім того, у деяких двигунах на кожну свічку встановлюється окрема котушка запалювання. Управління дросельною заслінкою у багатьох випадках здійснюється за допомогою електроприводу, а не звичайним тросиком.
ККД дизельного двигуна – помітна ефективність
Дизель є одним із різновидів двигунів внутрішнього згоряння, в якому займання робочої суміші проводиться в результаті стиснення. Тому тиск повітря в циліндрі набагато вищий, ніж у бензинового двигуна. Порівнюючи ККД дизельного двигуна з ККД інших конструкцій, можна відзначити його найвищу ефективність.
За наявності низьких оборотів та великого робочого обсягу показник ККД може перевищити 50%.
Слід звернути увагу на порівняно невелику витрату дизельного палива та низький вміст шкідливих речовин у відпрацьованих газах. Таким чином, значення коефіцієнта корисної дії двигуна внутрішнього згоряння повністю залежить від його типу та конструкції. У багатьох автомобілях низький ККД перекривається різними удосконаленнями, що дозволяють покращити загальні технічні характеристики.
