КПД ДВС (СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ)

[mvg]

Неплохая статья, на мой взгляд, может помочь найти "исчезнувшую часть табуна".

http://www.rotor-motor.ru/page08.htm

Всем современным «передовым» техническим системам борьбы за повышение КПД и топливной эффективности двигателей уже под сто лет, или даже более того. При всех этих ухищрениях общий КПД лучших бензиновых двигателей (с искровым принудительным зажиганием) не превышает 25-30 %, а КПД лучших дизельных моторов в их самых экономичных крупногабаритных вариантах (у которых множество сложных дополнительных устройств) многие десятилетия ни как не может перевалить за 40-45 %. У малых дизелей КПД процентов на 10 ниже.

Почему-то во всех учебниках в понятие общего КПД не вводят понятие «топливная эффективность». То есть значение, которое будет показывать, какое количество топлива полезно сгорает и превращается в итоге в тепло и объем рабочих газов, а какое количество топлива не сгорает и идет на выхлоп в виде паров топлива или продуктов его неполного сгорания. Именно эту, несгоревшую часть топлива, в современных «высокоэффективных» автомобилях дожигают в катализаторах, которые устанавливаются в выхлопных трубах. Т.е. выхлоп за счет применения этих систем оказывается достаточно чистым, но топливную эффективность и КПД двигателя эта система ни как не повышает. А наоборот снижает – ибо чтобы «прокачать» порцию выхлопных газов сквозь «густую сетку» каталитических поверхностей, двигателю приходится работать как солидному насосу и тратить на это дело немалую часть своей мощности. Конечно, в формулах подсчета КПД эта категория как-то присутствует, но присутствует не явно и робко. Например в такой форме, как, например, в одной из формул общего теплового баланса имеется составляющая «Q н.с. - тепло, получаемое при неполном сгорании». Но все эти подходы страдают некоей нечеткостью,
поэтому я постараюсь изложить все предельно четко и максимально системно.

Рассмотрим, кратко все эти позиции: _
*/Топливная эффективность /*– на эту тему внятных данных, ни в старых советских учебниках по теории и расчету ДВС, ни в бесконечных ресурсах современного интернета найти не удалось. Внятные и осмысленные данные удалось обнаружить в тех сведениях по расчету каталитических дожигателей несогоревшего топлива для современных автомобилей. Ведь им же надо четко расчитывать производительность своих дожигателей на некий
объем поступающих несгоревших в двигателях углеводородов. Так вот, из этих данных следует, что поршневые моторы (дизели тоже) сжигают в среднем не более 75% топлива, а вот 25% паров топлива и продуктов его неполного сгорания идет в выхлопную трубу и нуждается в услугах дожигателя (чтобы не отравлять окружающую среду). Т.е. в существующих на сегодня двигателях полноценно сгорает и переводится в тепло не более 75% топлива. Для 2-х тактных двигателей это значение еще меньше.
/*Термический КПД*/ – в среднем поршневые двигатели обладают этим КПД в размере 35-40%. Т.е. около 65 % вырабатываемого тепла выбрасывается без пользы в окружающюю среду через систему охлаждения и с выхлопными газами
. /*Механический КПД */– в среднем 10% работы двигателя уходит на трение между собой его деталей и на привод вспомгательных механизмов двигателя.

В итоге – по сумме термических и механических потерь современные поршневые двигатели небольших размеров и мощностей имеют КПД не более 30%. В крупных двигателях, типа судовых дизелей или больших двигателей железнодорожных локомотивов и грузовых автомоилей, энергию экономить проще, но о них мы говорить не будем.
Но – значение КПД в 30% не учитывает долю не сгоревшего топлива, т.е. не принимает во внимание полноценность сгорания паров топлива в двигателе. Полагаю, что с учетом этого параметра, значение реального КПД поршневых бензиновых двигателей будет не выше 20%, а дизелей - чуть больше, примерно на 5-7 %.

*Первый уровень потерь * – неполное сгорание топлива в камерах сгорания двигателя. Все специалисты знают – что топливо в современных двигателях сгорает неполноценно и часть его идет на выхлоп с отработавшими газами. Именно поэтому современные ДВС отравляют воздух продуктами неполного сгорания углеводродов и для получения «чистого выхлопа» в выхлопную трубу современных авто ставят каталитический
дожигатель, который «дожигает» топливо на поверхностях своих активных элементов. В итоге- топливо, не сгревшее в цилиндрах, бесполезно окисляется в этих катализаторах.

Первая категория тепловых потерь * - потери тепла с отводом через стенки цилиндров с системой охлаждения. Вообще для повышения значения термического КПД охлаждать двигатель не следует совсем. От этого температура деталей двигателя сразу поднимется- и от этого обуглится масло (которое создает пленку для легкого скольжения на поверхностях трения), и поршень перестанет легко двигаться в цилиндре и двигатель скоро заклинит. Здесь мы снова напарываемся на противоречия совмещения в одном такте двух процессов – горения и расширения. Температура во время вспышки горения в начальном периоде поджига РСм – достигает 3000 С°. А предельная температура масла, когда оно еще смазывает и спасает от трения, это 200 – 220 градусов.

При превышении этого температурного порога масло начинает «гореть» и обугливаться. Для обеспечения высокого
КПД двигатель охлаждать не разумно, но для обеспечения возможности движения основного рабочего органа – поршня, смазка жизненно необходима… Т.е. система охлаждения, позволяющая поршню двигаться в цилиндре - резко снижает термический КПД двигателя. Это осознанное и необходимое уменьшение КПД.

http://icarbio.ru/articles/mehanicheskij-kpd.html
Механический КПД

Наиболее значительная часть потерь вызвана трением в цилиндре, меньшая – трением в хорошо смазываемых подшипниках и приводом необходимого для работы двигателя оборудования.

КПД генератора, по разным оценкам, в районе 50%

http://amastercar.ru/articles/electr...f_car_11.shtml
С ростом температуры, КПД генератора снижается, как и надежность.

КПД АКПП находится в пределах 80%

КПД ГУР вряд ли выше 60%

Сюда же можно отнести и особенности ходовой. Состояние ступичных подшипников, диаметр колес, протектор и т.д.

[mvg]

http://forum.zr.ru/forum/blog/43/ent...noi-ne-tronut/

Cила аэродинамического сопротивления пропорциональна квадрату скорости.
После скорости 60км/ч забортный воздух начинает ощутимо "затвердевать", как и наши мозги.
При скорости 60 км/ч мощности, необходимые для преодоления сопротивления качению и сопротивления воздуха приблизительно равны, что характерно для данного вида автомобилей. По сумме потребляемых мощностей можно убедиться в важности сопротивления воздуха. При скорости 80 км/ч мощность, затрачиваемая на его преодоление,~ в 4 раза больше, чем при скорости 40 км/ч, а при скорости выше, чем
120 км/ч, общая мощность, необходимая для движения, растет почти пропорционально кубу скорости автомобиля. То есть ограничения скорости вполне разумны.
Если учитывать подъёмы, встречный ветер и полезную нагрузку, то общая необходимая мощность должна быть с запасом.

Около половины производимой энергии двигатель тратит на собственные нужды.
Если добавить кондиционер, то и более половины на напряжённых режимах.

[Злой Геймер]

Хотелось бы увидеть любителей пилить по автобану на скорости 40 км/ч.