КПД двигателя внутреннего сгорания. Сколько приблизительно равен, а также мощность в процентах
Наверное, каждый задавался вопросом о КПД (Коэффициенте Полезного Действия) двигателя внутреннего сгорания. Ведь чем выше этот показатель, тем эффективнее работает силовой агрегат. Самым эффективным на данный момент времени считается электрический тип, его КПД может достигать до 90 – 95 %, а вот у моторов внутреннего сгорания, будь то дизель или бензин он мягко сказать, далек от идеала …
ОГЛАВЛЕНИЕ СТАТЬИ
- Подробнее о потерях
- У какого двигателя самый большой КПД?
- О топливной эффективности дизеля
Если честно, то современные варианты моторов намного эффективнее своих собратьев, которые были выпущены лет так 10 назад, и причин этому масса. Сами подумайте раньше вариант 1,6 литра, выдавал всего 60 – 70 л.с. А сейчас это значение может достигать 130 – 150 л.с. Это кропотливая работа над увеличением КПД, в который каждый «шажок» дается методом проб и ошибок. Однако давайте начнем с определения.
КПД двигателя внутреннего сгорания – это значение отношения двух величин, мощности которая подается на коленчатый вал двигателя к мощности получаемой поршнем, за счет давления газов, которые образовались путем воспламенения топлива.
Если сказать простым языком, то это преобразование термической или тепловой энергии, которая появляется при сгорании топливной смеси (воздух и бензин) в механическую. Нужно отметить что такое уже бывало, например у паровых силовых установок — также топливо под воздействием температуры толкало поршни агрегатов. Однако там установки были в разы больше, да и само топливо было твердое (обычно уголь или дрова), что затрудняло его перевозку и эксплуатацию, постоянно нужно было «поддавать» в печь лопатами. Моторы внутреннего сгорания намного компактнее и легче «паровых», да и топливо намного проще хранить и перевозить.
Подробнее о потерях
Если забегать вперед, то можно уверенно сказать что КПД бензинового двигателя находится в пределах от 20 до 25 %. И на это много причин. Если взять поступающее топливо и пересчитать его на проценты, то мы как бы получаем «100% энергии», которая передается двигателю, а дальше пошли потери:
1) Топливная эффективность. Не все топливо сгорает, небольшая его часть уходит с отработанными газами, на этом уровне мы уже теряем до 25% КПД. Конечно, сейчас топливные системы улучшаются, появился инжектор, но и он далек от идеала.
2) Второе это тепловые потери. Двигатель прогревает себя и множество других элементов, такие как радиаторы, свой корпус, жидкость которая в нем циркулирует. Также часть тепла уходит с выхлопными газами. На все это еще до 35% потери КПД.
3) Третье это механические потери. НА всякого рода поршни, шатуны, кольца – все места, где есть трение. Сюда можно отнести и потери от нагрузки генератора, например чем больше электричества вырабатывает генератор, тем сильнее он тормозит вращение коленвала. Конечно, смазки также шагнули вперед, но опять же полностью трение еще никому не удалось победить – потери еще 20 %
Таким образом, в сухом остатке, КПД равняется около 20%! Конечно из бензиновых вариантов есть выделяющиеся варианты, у которых этот показатель увеличен до 25%, но их не так много.
ТО есть если ваш автомобиль расходует топлива 10 литров на 100 км, то из них всего 2 литра уйдут непосредственно на работу, а остальные это потери!
Конечно можно увеличить мощность, например за счет расточки головки, смотрим небольшое видео.
Если вспомнить формулу то получается:
У какого двигателя самый большой КПД?
Теперь хочу поговорить о бензиновом и дизельном вариантах, и выяснить кто же из них наиболее эффективный.
Если сказать простыми, языком и не лезть в дебри технических терминов то – если сравнить два КПД бензинового и дизельного агрегатов – эффективнее из них, конечно же дизель и вот почему:
1) Бензиновый двигатель преобразует только 25 % энергии в механическую, а вот дизельный около 40%.
2) Если оснастить дизельный тип турбонаддувом, то можно достигнуть КПД в 50-53%, а это очень существенно.
Так почему он так эффективен? Все просто — не смотря на схожей тип работы (и тот и другой являются агрегатами внутреннего сгорания) дизель выполняет свою работу намного эффективнее. У него большее сжатие, да и топливо воспламеняется от другого принципа. Он меньше нагревается, а значит происходит экономия на охлаждении, у него меньше клапанов (экономия на трении), также у него нет, привычных нам, катушек зажигания и свечей, а значит не требуется дополнительные энергетические затраты от генератора. Работает он с меньшими оборотами, не нужно бешено раскручивать коленвал — все это делает дизельный вариант чемпионом по КПД.
О топливной эффективности дизеля
ИЗ более высокого значения коэффициента полезного действия – следует и топливная эффективность. Так, например двигатель 1,6 литра может расходовать по городу всего 3 – 5 литров, в отличие от бензинового типа, где расход 7 – 12 литров. У дизеля намного больше крутящий момент, сам двигатель зачастую компактнее и легче, а так же в последнее время и экологичнее. Все эти положительные моменты, достигаются благодаря большему значению степени сжатия, есть прямая зависимость КПД и сжатия, смотрим небольшую табличку.
Однако не смотря на все плюсы у него также много и минусов.
Как становится понятно, КПД двигателя внутреннего сгорания далек от идеала, поэтому будущее однозначно за электрическими вариантами – осталось только найти эффективные аккумуляторы, которые не боятся мороза и долго держат заряд.
На этом заканчиваю, читайте наш АВТОБЛОГ.
(80 голосов, средний: 3,71 из 5)
Похожие новости
Добавить комментарий Отменить ответ
Комментарии
иван шкинёв
Почитай «Одноэтажная Америка». Там 2 советских писателя (журналисты) Ильф и Петров проехали по Америке в 20-х годах ПРОШЛОГО века на машине класса «Волги» около 10000 км. СРЕДНИЙ расход бензина был «меньше 10 литров». Сейчас-бы такую машину.
20-25% КПД парового двигателя, а не бензинового.
Читаю: — Дизель . работает с меньшими оборотами, не нужно бешено раскручивать коленвал . Ну так никто не заставляет бензомотор раскручивать до «бешеных оборотов». НО это делают, и делают не во вред, а пользы для, так что это не недостаток, а необходимость .
Я купил себе Беху в 90-м обьемом 2.5 литра и неслыханной по тем временам мощей -150 коней. Расход был 9-10 литров бензина по трассе. Ноне езжу на Ниссане 1.0 литра 146 коней и расходом до 5литров бензина. Как план . Это за каких-то 30ть лет. А ранее кто-то писал о неэффективности эл моторов в России (бо холодно),так не забудте ,что характеристики эл .двига с понижением температур возрастают, а о примере успешного использования эл.двигов можно убедится на БЕЛАЗАх успешно работающих в Кемерово (без остановок).
Наддув и турбонадув форсируют мотор но снижают кпд при приросте мощности на 20% расход топлива вырастает на большую величину в зависимости от совершенства наддува. Да у сверхтихоходных стационарных дизелей КПД может превышать 50% Но достигается это тем что двигатели очень сильно дефорсированы и работают на очень сильно обедненной смеси воздух-топливо.На автомобильных дизелях более 50% энергии сгорания топлива улетает в атмосферу вместе с выхлопными газами чем больше удельная мощность тем выше потери, у бензиновых эти показатели еще хуже.Можно сделать двигатель для автомобиля с КПД свыше 50% но тогда при сегодняшних размерах у него мощность будет несколько лошадиных сил и это согласитесь маловато. Ну а самое главное основные потери топлива не на движение а на преодоление сопротивлений (воздух дорожное покрытие подЪемы) и на ускорения-торможения поэтому борьба за экономичность в этих направлениях гораздо эффективней нежели погоня за кпд.
Прочел комментарий Георгия от 13.08.19.где все-тупые идиоты,и двоечники не знают физику и Законы термодинамики; потому, для самого умного «Г» В цикле Карно, рассматриваются четыре последовательных процесса: ВС, СЖ, РХ и ВЫХ. тогда,КПД до 67%/ норма. Однако, однотактный, цикл, с одновременным РХ и СЖ, одним и тем же поршнем, рисует иную диаграмм.
Нда уж, не даром говорят, что сколько людей, столько и мнений. Я думаю стоит остановиться на том, что оба варианта имеют свои плюсы и минусы. Да, КПД электродвигателя конечно выше — прям вообще без вариантов. Но вы также не забывайте, что мы живём в явно не самой тёплой стране в мире (привет из Ленинградской области 🙂 ) и порой эти высокие проценты тепла как раз играют нам на руку. Так что если меня спросят, что посоветовать, например, среднестатистическому экономичному немцу, где температура -5 — это уже считается холодно, я посоветую электрокар. Но если мне, русскому, жителю одного из самых северных районов нашей необъятной предложат пересесть на электрокар, погоню я этого человека в три шеи поганой метлой :-). Всё таки НЕТ на земле электромашины, в которой решены все проблемы обогрева. Не говоря уже о том, что НЕТ на свете электродвигателя достаточной мощности, который мог бы с успехом применяться в сильные минусовые температуры. Вопрос аккумуляторов вообще отдельная тема. Так что я считаю, что фанатикам всяких ноухау ни в коем случае нельзя быть категоричными по отношению к ДВС. Но и электродвигатель всё-таки тоже нельзя сбрасывать со счетов
Боже, какие идиоты в комментариях. Видно, что в школе не учились, базовый курс физики не знают. Все давно просчитано, согласно законам термодинамики максимальный теоретический КПД теплового двигателя не может быть выше 67%. О цикле Карно вообще слышали? О каких 80% говорит Геннадий? Это даже теоретически невозможно. КПД зависит от разности температур между холодильником и нагревателем. А если учесть, что есть механические потери, потери из-за качества топливо-воздушной смеси, ну и, конечно же, сам процесс передачи теплорода (как его назвал час Карно), то и выходят эти самые 25-30%. Аж стыдно за людей, тьфу
вообще-то автор сам того не подозревая даёт понять что ДВС есть куда расти! сегодняшние 20% довести ну скажем до 75-85% и всё не надо изобретать «паровоз» запас по росту эффективности 400%! ПОчему не работают в этом направлении?!
Я уже предлагал продвинутым фирмам тип ДВС по иному принципу. И КПД и разгон до ста, все намного выше любого аналога. Интерес нулевой. Кстати и коробка бесступенчатая, не вариатор, работающая как в ручном, так и в автомате, без проблем.Экономичен по изменению мощности в движении от необходимой в данной ситуации. Подходит и под дизель и под бензин. Расход масла как и в четырехтактном, так и в двухтактном одинаков. Просто по любопытству не писать. Вариант остается продать идею. Дорого.
иван шкинёв
В формуле Ньютона S=att/2 -ОШИБКА ! Правильно: S=att. S/tt=F/m. Такая формула определяет движение и яблока, и автомашины, и ракеты. S,t,m -можно измерить. Ускорение и силу-только рассчитать. Движущийся предмет, имеющий вес(массу)испытывает силу, действующую на него.Эта сила- ускорение-есть и при равномерном движении. (Ньютон говорит,что её нет). S=1м. t=1 c. a=S/tt a=1 м/сек.сек S=2м. t=2 c a=0,5 м/сек.сек. s=1000 м. t=1000 c. a=0,001 м/сек.сек. В конце-концов сила будет настолько мала,что фотоны света будут влиять на движение,и оно прекратится. Тело остановится в неподвижности. Вес его будет равен «0». (небесные тела в таком состоянии и находятся,но на них действуют гравитации и магнитные силы соседних тел. ) В механике надо учитывать КПД. КПД ДВС определить просто: S/tt=F/m (ТОЛЬКО разгон !) Пусть: S=120 м, t-8 c., m-1200 кг. F-? F=2250 кг.м/с Это=30 л.с.(16%) 306,25=187,5 л.с. И-наоборот: зная паспортную мощность,находим КПД
КПД любого двигателя зависит в основном от полноты сгорания топлива и его удельной энергии. Тяжелые углеводороды (масла), на которых работают дизели, в принципе не могут сгорать эффективно. И дизели существуют только благодаря более дешевому топливу, а не за счет высокого КПД. А еще — благодаря мифу о якобы гораздо меньшей вредности выхлопа. Но, в цивилизованных странах за въезд в черту города дизельных автомобилей уже давно берут дополнительный налог, а теперь — и вовсе запрещают движение дизелей. Дизель, как класс двигателей, исчерпал себя полностью. Вот и Мазда в новых двигателях использует только прнцип дизеля, — степень сжатия до 18, без свечей зажигания, без турбонаддува, но на бензине.
иван шкинёв
КПД ДВС надо начинать с ОДНОГО рабочего такта: сколько грамм бензина надо, чтобы двинуть массы . шатуна, колен-вала, коробки,колёс, ВСЕЙ массы груза и машины. Тысячи подсчётов! ПО этому делают проще: масса машины, и -РАЗГОН (!). Именно «разгон»,а НЕ движение-(скорость). F=ma. Всё верно! Но Ньютон НЕ правильно предложил искать «ускорение». Принято (?) считать ускорение с конечной скорости-(у падающего»яблока. «она=9,8). Неверно! Ускорение надо искать из Средней скорости. У»яблока» она равна 4,9 м/с. Ускорение будет: 4,9:1=4,9 м/сек.сек. У машины-аналогично. Если есть ускорение (из V/t),то,зная массу, легко узнать силу! (она-же и есть мощность двигателя с поправкой на КПД). Каждому ускорению и массе соответствует одна величина силы. Но, и,зная, силу и ускорение,найдём соответствующую массу,(или ускорение). V/t=F/m=a. «Москвич», «Жигули». N-75 л.с. Масса-1160 кг. Разгон до сотни-18 сек. Найдём ускорение через разгон (до сотни): (0+27,8):2:18=0,77 м/сек.сек. КПД известно. 16%. (у любого бензинового ДВС). 12N=ma. N-в л.с. N=5625 кг.м. 16%от ста-это 6,25.Цифра 12-это 75/6,25 5625:6,25=900 кг.м 900_1168=0,77 м/сек.сек. Для каждого автомобиля-свои Единственные цифры.Зная расход бензина на один такт,можно узнать общий расход,путь,скорость,время,передачу.. При 100%КПД достаточно 12 сил.
Как то так из теории ДВС
КПД тепловой машины частное от деления разницы между температурой нагревателя ( подвод тепла ) и холодильника ( отвод тепла ) при расширении, на температуру холодильника. Q= Тн-Тх/Тх. Цикл Карно тепловой машины. Отсюда вытекает: — Чем выше температура рабочего тела и ниже температура холодильника, те выше КПД. Перегретый пар 300 гр.С, температура в камере сгорания ДВС до 2000 гр.С, отсюда и разница в КПД паровоза и ДВС. — Чем выше степень расширения ( сжатия ) тем ниже температура конца расширения ( холодильника ). Это и есть термический КПД, зависящий от степени сжатия и ограниченный детонационной стойкостью топлива. КПД дизеля выше потому, что он работает на степенях сжатия 18-20, а бензиновый на степенях 8-9. Теплотворная способность бензина и дизельного топлива практически одинаковая. — Остальные потери вынужденные конструктивные. Тепловые за счет отвода тепла от камеры сгорания в охлаждающую воду. Чем в меньшем объеме сгорает топливо воздушная смесь ( ТВС ), тем меньше потери. Скорость сгорания ТВС постоянна и с ростом оборотов угол опережения зажигания увеличивают. Если этого не делать, то на высоких оборотах смесь догорит в конце хода расширения и все тепло уйдет в радиатор. Воспламеняя ее раньше подвод тепла осуществляют в меньшем объеме. Механические потери от трения колец и поршня растут прямо пропорционально скорости поршня. Соответственно чем выше обороты, тем больше механические потери. — Химическая неполнота сгорания топлива незначительна. Это так основное. В деталях все гораздо сложнее. Универсального двигателя нет. Можно сделать экономичный, можно спортивный, можно для трактора с высоким крутящим моментом, можно для гонок с высокими оборотами. Так называемые транспортные двигатели для массового автомобиля как правило компромиссный вариант где все параметры серединные. Пока ДВС это единственный эффективный вариант трансформации тепловой энергии от бочки с нефтью к колесу. Электричество это замечательно, но сложности с его получением в достаточных количествах сводят на нет все преимущества, безусловно значительные. Плотины, атомные станции, ветряки глобально воздействуют на экологию. Тепловые электростанции это тоже самое, что ДВС , но с Курского вокзала на Казанский вокзал через Малаховку. Электромобиля нет не потому, что нет батарей, а потому, что их нечем заряжать.
иван шкинёв
Бензиновый ДВС оказался на редкость НЕ удачной конструкцией в смысле экономичности. Он потребляет топливо по оборотам, а не по нагрузке. Это значит, что при постоянной скорости-оборотов двигателя,-расход остаётся прежним,вне зависимости от нагрузки-(по прямой-в гору-без нагрузки, с этими оборотами..) Думаю,что если в паровом двигателе вместо угля использовать бензин-будет экономичнее,чем в ДВС. При «торможении двигателем» КПД падает до «0». Мотор продолжает потреблять столько-же бензина, как при разгоне за такое-же время и такой-же путь. В паровом двигателе можно уменьшить подачу угля,(или бензина). В бенз. ДВС это не проходит. Обеднение смеси приводит к детонации, или не возгоранию.. В электро-двигателе,при снижении нагрузки, уменьшается ток, в дизеле- порция топлива. И только бензиновый (и на газе)продолжают «кушать». Надо разрабатывать и выпускать ДВС на бензине с двумя фазами наполнения цилиндра смесью: 1-для разгона. 2- для движения с набранной скоростью. Двигатель работает только в 2-х режимах: разгон-накат. И с постоянной скоростью «рабочий такт» толкает машину,-остальные-тормозят. Или делать бензин со свойством дизеля:не детонировать при обеднении. Тогда можно отказаться от др. заслонки, которая может отнять 100% мощности.. Тогда ДВС будет на 50-60% экономичнее прежнего,и на 10-15 экономичнее дизеля.
иван шкинёв
Тех. исправная машина должна пройти «накатом» со скорости 50 км/час 420 м. пусть: 80 метров-на разгон до скорости 50 км/час. Цикл-80+420=500 метров. Машина прошла 100 км.-200 циклов разгон-накат. 16 км. машина шла под тягой мотора. 84 км.-накатом-(без тяги мотора) 16%.
иван шкинёв
Какой КПД моего автомобиля ? По паспорту : N. л.с., m. кг., t-(время разгона до сотни). секунд. ГЛАВНОЕ ! найти ускорение! -(0+27,8):2:t=a -12N:m=a N-в л.с. n=ma Это-при 100% КПД ! (кг.м.сек -переведите в л.с. Разделить на 75) И,-последнее: n100:N 16%.
иван шкинёв
Двигатели внутреннего сгорания работают от расширения сгорающих газов бензина, или солярки, или пропана. Самая высокая температура-от бензина. Давление газов на поршень сильнее- выше крутящий момент, и выше обороты двигателя (правда,в силу конструкции двигателя),значит-выше мощность. Солярка сгорает с более низкой температурой, значит и КПД-меньше. Но в силу конструкции дизеля он на низких оборотах при большом пере-обогащении (дым из трубы!)может превзойти бензин по крутящему моменту на низких оборотах,хотя максимальный крутящий момент у бензина всё-равно больше (при равных раб. объёмах,или мощности). Преимущество дизеля: он экономичнее при малых нагрузках. При разгоне экономичнее бензин. Причина: солярка сгорает при любом соотношении с воздухом. Бензин-1:14,7. Меньше бензина- детонация, больше-догорает в выхлопной трубе без пользы.
иван шкинёв
КПД можно высчитать только через разгон автомобиля. Ошибочно брать движение с максимальной скоростью-под гору машина может раскатиться и без мотора до максимальной скорости. Формула f=ma -это при 100% КПД. Сила на КПД- это мощность двигателя. КПД двигателя ВАШЕГО автомобиля: посмотрите в Тех.паспорте: 1-мощность в л.с., 2-вес (массу) в кг.,3- время разгона до сотни в сек. (л.с. перевести в кг.метры). Найти ускорение. Пример-«Жигули»: n-75 л.с. t-18сек. m-1170 кг. a=v(СРЕДНЯЯ . ):t 27,8:2:18. а=0,77 м/сек.сек.. 5625КПД=ma. ma=900 кг.м. 5625_900=6,25. Это 16% Универсальная формула мощности ДВС, веса машины и время разгона до сотни nt=m1,16 (Nissan-1,4) n-? 10501,16:14. n=87 л.с. m-? 8714:1,16=1050 кг. t-? 10501,16:87. t=14 секунд. Можно «уличить» производителей в завышении параметров своей продукции. . n=250 сил. Вес машины-2350 кг. Время разгона-10 секунд. Проверим: 23501,16:250. t=10,9 Почти 11. Для 10 секунд нужен мотор 272,6 л.с Или вес машины не 2350 кг., а 2026 кг. Вот так!
https://avto-blogger.ru/texchast/kpd-dvigatelya-vnutrennego-sgoraniya.html
