A motorelmélet nagy figyelmet fordít a gázcserére és a hőeloszlásra a belső égésű motorok folyamatában. A működés megértésének fontos szempontja a motor hőegyensúlya.

Alapfogalmak

A hőmérleg a hasznos munkát végzett hőmennyiség és a pazarolt hőmennyiség aránya. A hulladék a környezet hőelemeinek hőveszteségére utal. Az üzemanyagmérleg elkészíthető százalékos formában vagy energiaegységben (kalória, joule). A hőmérlegegyenlet a kitűzött céltól függően kiszámítja a teljes hőmennyiség arányát 1 üzemórára, egy rögzített ciklusra, 1 kg elfogyasztott termékre vagy az előállított termékegységre vetítve.

A mérnöki gyakorlatban a fogalmat a belsőégésű motorokban, gázturbinákban, kemencékben stb. lejátszódó különféle termikus folyamatok elemzésére és tanulmányozására használják. Az egyenletből nyert adatok lehetővé teszik az egység egészének, valamint a berendezés egyes elemeinek hatékonyságának kiszámítását. Más szóval, a hőmérleg kiszámítása lehetővé teszi számunkra, hogy megtudjuk, milyen hatékonyan történik az üzemanyag-levegő keverék (FAM) égése a motorban.

Egyenlet

A hőmérleg egyenlet formájában fejezhető ki, amelynek egyik része a rendszerbe bevitt hőmennyiséget, a másik része pedig a veszteségeket és a kimenő hőmennyiséget mutatja. Az értékek könnyen átalakíthatók diagramokká és táblázatokká a jobb megjelenítés érdekében.

A hőmérlegegyenlet bal oldali része (Q) – a motorba tüzelőanyaggal bevitt teljes hőmennyiség, a második rész a tüzelőanyag fűtőértékének eloszlását mutatja, ahol

  • Qe – A felhasználható hőmennyiség. A dugattyú oda-vissza mozgásának a forgattyús tengely forgómozgásává alakítása során felhasznált hőmennyiséget mutatja. Ez lesz a ténylegesen felhasznált energia.
  • Qohl – A fagyálló felmelegítéséhez elvezetett hő. Léghűtéses motoroknál ez a paraméter a levegő fűtési veszteségét jelöli.
  • Qgas – A motorból a kipufogógázokkal együtt távozó hőmennyiség.
  • Qchem – A tüzelőanyag nem teljes elégetése miatti hőveszteség.
  • Qost – A fennmaradó tételeknél figyelembe nem vett maradványveszteségek.
  • Qm – A kenőanyagokra átadott hő.
    Hogyan számítják ki egy belső égésű motor hőmérlegét?

Százalékban kifejezve Q – 100% A keletkező hőből. A teljes hőmennyiség százalékos aránya az egyes veszteségtípusokhoz a következő képlettel kapható:

Hogyan számítják ki egy belső égésű motor hőmérlegét?

(QHp = Q)

Hogyan számítják ki egy belső égésű motor hőmérlegét?

Belső égésű motorok hatékonysága

Az üzemanyag elégetéséből származó hő nagy része a dugattyú, a hengerfalak és a hengerfej felmelegítésére megy el, de a legnagyobb veszteség a kipufogógázban keletkezik. Ezért van az, hogy a kipufogógáz felhasználásával a turbina felpörgetése növeli a belsőégésű motor hatásfokát. A hasznos munka nagy részét a súrlódás, a rugó összenyomása és a műszaki folyadékok (motorolaj, hidraulikafolyadék) szivattyúzásával járó szivattyúzási veszteségek leküzdése teszi ki. A súrlódási veszteségek nemcsak a dugattyúk mozgásának, a forgattyú- és a vezérműtengely forgásának ellenállását jelentik, hanem például a generátor szíjtárcsájának forgatásával járó erőkifejtést is.

A motor hatásfokát a hasznos energia és a TPWS égése során felszabaduló teljes energia arányaként számítják ki.

Hogyan számítják ki egy belső égésű motor hőmérlegét?

Egy adott motormodell hatásfoka számos paramétertől függ, de általánosságban elmondható, hogy a benzinmotorok hatásfoka 20-25% körüli, míg a légköri dízelciklusú belsőégésű motoroké akár 40% is lehet. A turbófeltöltő beépítése egy dízelmotorba lenyűgöző, 50-53%-os hatékonyságot tesz lehetővé.

Harci veszteségek

A felhasználható energia 3 fő módon veszhet el:

  • Üzemanyag-hatékonyság (az összes veszteség mintegy 25%-a). Bármennyire is igyekeznek a tervezők, a motorok jelenlegi építési fázisában nem lehetséges az üzemanyag teljes részét elégetni és megközelíteni a lehető legnagyobb hatásfokot;
  • A hőveszteségek a teljes hatásfok százalékában kifejezve elérik a 35%-ot;
  • Mechanikai veszteségek a súrlódás miatt, szivattyúveszteségek (kb. 20%).

Hogyan számítják ki egy belső égésű motor hőmérlegét?

Két fő módja van annak, hogy a TPWS égéséből nagyobb teljesítményt érjünk el: az üzemanyag-hatékonyság növelése és a veszteségek csökkentése. Annak érdekében, hogy a benzin elégetéséből nagyobb hozamot lehessen kihozni, a TPTWS-t a lehető legnagyobb mértékben össze kell sűríteni. A benzinmotorok esetében azonban nagy problémába ütközünk – a detonációba. A dízelmotorok nem szenvednek a detonációtól, de a megnövekedett energia túlzott terhelést eredményez a forgattyús tengelyen, a forgattyústengely-béléseken stb. A motor égéstermében sem lehet rendkívül magas hőmérsékletet fenntartani, mivel a hengerfej és a hengerfej alkatrészei bizonyos tágulási együtthatóval rendelkeznek. A szuperötvözetből készült alkatrészek előállítása megnöveli a gyártási költségeket, így a gyártás gazdaságtalanná válik. A veszteségek csökkentése hatékony módja a motor hatékonyságának növelésének. A veszteségek csökkentésére irányuló törekvés vezetett a modern motorépítésben a könnyű hengerfej-alkatrészekhez, a dugattyúgyűrűk csökkentett méretéhez, az automata sebességváltók korai GTE-zárásához és hasonlókhoz.

Similar Posts