Efikasitetin e motorit të djegies së brendshme. Motor termik

Në realitetin e vërtetë, puna e kryer duke përdorur çdo pajisje është gjithmonë punë më e dobishme, pasi një pjesë e punës kryhet kundër forcave të fërkimit që veprojnë brenda mekanizmit dhe kur e lëvizin atë pjesë të ndara. Pra, duke aplikuar një bllok celular, kryeni punë shtesë, duke hequr vetë njësinë dhe litarin dhe, duke kapërcyer forcën e fërkimit në bllok.

Ne prezantoj notimin e mëposhtëm: Puna e dobishme tregon $ A_P $ punë e plotë - $ a_ (poln) $. Në të njëjtën kohë kemi:

Përkufizim

Koeficient veprime të dobishme (Efikasitet) Telefononi raportin e punës së dobishme për të plotësuar. Tregoni nga efikasiteti i letrës $ \\ eta $, pastaj:

\\ [\\ Eta \u003d \\ frac (a_p) (a_ (poln)) \\ majtas (2 \\ drejtë). \\]

Më shpesh, efikasiteti shprehet si përqindje, atëherë përkufizimi i tij është formula:

\\ [\\ Eta \u003d \\ frac (a_p) (a_ (poln)) \\ cdot 100 \\% \\ majtas (2 \\ drejtë). \\]

Kur krijojmë mekanizma, ata po përpiqen të rrisin efikasitetin e tyre, por mekanizmat me një koeficient të veprimit të dobishëm të barabartë me një (dhe madje edhe më shumë se sa më shumë) nuk ekzistojnë.

Dhe kështu, efikasiteti është një sasi fizike që tregon pjesën që puna e dobishme është nga e gjithë puna e prodhuar. Me ndihmën e efikasitetit, vlerësohet efikasiteti i pajisjes (mekanizmave, sistemit) transformimit ose transmetimit të energjisë që kryen punë.

Për të rritur efikasitetin e mekanizmave, mund të përpiqeni të zvogëloni fërkimet në akset e tyre, në masën e tyre. Nëse fërkimi mund të neglizhohet, masa e mekanizmit është dukshëm më e vogël se një masë, për shembull, ngarkesa që ngre mekanizmin, efikasiteti është pak më i vogël se një. Pastaj puna e prodhuar është përafërsisht e barabartë me punën e dobishme:

Rregulli i artë i mekanikës

Duhet të mbahet mend se puna fituese, duke përdorur një mekanizëm të thjeshtë nuk mund të arrihet.

Shprehni secilën prej punimeve në formulën (3) si një produkt i forcës së duhur në rrugën e kaluar nën ndikimin e kësaj force, atëherë formula (3) e transformojmë formularin:

Shprehja (4) tregon se duke përdorur një mekanizëm të thjeshtë, ne fituam në forcë sa më shumë që humbim në rrugë. Ky ligj quhet "rregulli i artë" i mekanikës. Ky rregull u formulua në Greqinë e lashtë Greeon Aleksandri.

Ky rregull nuk merr parasysh punën për tejkalimin e forcave të fërkimit, prandaj është e përafërt.

Efikasitet kur transmeton energji

Efikasiteti mund të përcaktohet si një raport i punës së dobishme për energjinë e shpenzuar për ekzekutimin e saj ($ Q $):

\\ [\\ Eta \u003d \\ frac (a_p) (q) \\ cdot 100 \\% \\ majtas (5 \\ drejtë). \\]

Për të llogaritur efikasitetin e motorit termik, përdoret formula e mëposhtme:

\\ [\\ eta \u003d \\ frac (q_n-q_ (ch)) (q_n) \\ majtas (6 \\ drejtë), \\]

ku $ q_n $ është sasia e nxehtësisë së marrë nga ngrohësi; $ Q_ (CH) $ - shuma e nxehtësisë transferohet në frigorifer.

Efikasiteti i makinës ideale të ngrohjes që punon në ciklin e Carno është:

\\ [\\ Eta \u003d \\ frac (t_n-t_ (ch)) (t_n) \\ majtas (7 \\ drejtë), \\]

ku $ t_n $ është temperatura e ngrohësit; $ T_ (ch) $ - temperatura e frigoriferit.

Shembuj të detyrave për efikasitet

Shembulli 1.

Detyrë. Motori i vinçit të ngritjes ka një fuqi prej $ n $. Gjatë kohëzgjatjes së kohës është e barabartë me $ \\ Delta t $, ajo ngriti masën e ngarkesës $ m $ në lartësinë e $ h $. Cila është vinçi i TMD-së? \\ Textit ()

Vendimi. Puna e dobishme në problemin në shqyrtim është e barabartë për të punuar në rritjen e trupit në lartësinë e ngarkesës $ h $ të masës prej $ m $, kjo është puna për të kapërcyer gravitetin. Është e barabartë:

Puna e plotë, e cila kryhet kur heqin ngarkesën, ne do të gjejmë përdorimin e përcaktimit të energjisë:

Ne përdorim përkufizimin e efikasitetit për gjetjen e tij:

\\ [\\ Eta \u003d \\ frac (a_p) (a_ (poln)) \\ cdot 100 \\% \\ majtas (1.3 \\ drejtë). \\]

Formula (1.3) transformojmë përdorimin e shprehjeve (1.1) dhe (1.2):

\\ [\\ Eta \u003d \\ frac (mgh) (n \\ delta t) \\ cdot 100 \\%. \\]

Përgjigje. $ \\ eta \u003d \\ frac (mgh) (n \\ delta t) \\ cdot 100 \\% $

Shembulli 2.

Detyrë. Gazi i përsosur kryen ciklin e karikatorit, ndërsa Ciklet e efikasitetit E barabartë $ \\ eta $. Cila është puna në ciklin e kompresimit të gazit në një temperaturë konstante? Funksionimi i gazit në zgjerim është $ A_0 $

Vendimi. Efikasiteti i ciklit përcaktohet si:

\\ [\\ Eta \u003d \\ frac (a_p) (q) \\ majtas (2.1 e drejtë). \\]

Konsideroni ciklin e Carno, ne përcaktojmë, në të cilën proceset e nxehtësisë është furnizuar (do të jetë $ Q $).

Meqenëse cikli i Carno përbëhet nga dy izoterms dhe dy Adiabat, është e mundur që menjëherë të thuhet se në proceset adiabatike (proceset 2-3 dhe 4-1) nuk ka shkëmbim ngrohjeje. Në një proces izotermal, 1-2 ngrohje është furnizuar (Fig. 1 Q_1 $), në procesin izotermal 3-4 ngrohjes është shkarkuar ($ Q_2 $). Rezulton se në shprehjen (2.1) $ q \u003d q_1 $. Ne e dimë se sasia e nxehtësisë (fillimi i parë i termodinamikës) të shkaktuar nga sistemi me një proces izotermal është plotësisht në performancën e gazit, kjo do të thotë:

Gazi bën një punë të dobishme që është e barabartë me:

Shuma e nxehtësisë që shkarkohet në procesin izotermal 3-4 është e barabartë me funksionimin e ngjeshjes (operacioni është negativ) (që nga t \u003d const, pastaj $ q_2 \u003d -A_ (34) $). Si rezultat, ne kemi:

Ne transformojmë formulën (2.1) duke pasur parasysh rezultatet (2.2) - (2.4):

\\ [\\ Eta \u003d \\ frac (a_ (12) + a_ (34)) (a (12)) \\ në a_ (12) \\ eta \u003d a_ (12) + a_ (34) \\ to a_ (34) \u003d ( \\ ETA -1) A_ (12) \\ majtas (2.4 \\ drejtë). \\]

Që nga kushtet $ A_ (12) \u003d A_0, \\ $ Së fundi të marrim:

Përgjigje. $ A_ (34) \u003d \\ majtas (\\ eta -1 \\ drejtë) A_0 $

Efikasiteti (efikasiteti) është termi që mund të zbatohet, ndoshta, për çdo sistem dhe pajisje. Edhe një person ka një efikasitet, e vërteta ndoshta nuk është ende një formulë objektive për ta gjetur atë. Në këtë artikull, ne do të përshkruajmë në detaje se çfarë është efikasiteti dhe si mund të llogaritet për sisteme të ndryshme.

Përkufizimi i KPD-së

Efikasiteti është një tregues që karakterizon efektivitetin e një sistemi në lidhje me kthimin ose konvertimin e energjisë. Efikasiteti është një vlerë e pamatshme dhe është ose një vlerë numerike në rang nga 0 në 1, ose në përqindje.

Formulë e përgjithshme

Efikasiteti tregohet nga simboli ƞ.

Formula e përgjithshme matematikore për gjetjen e efikasitetit është shkruar si vijon:

Ƞ \u003d A / Q, ku A është energjia / puna e dobishme e kryer nga sistemi, dhe Q është energjia e konsumuar nga ky sistem për të organizuar procesin e marrjes së një dalje të dobishme.

Efikasiteti, për fat të keq, gjithmonë më pak se një ose i barabartë me të, sepse, sipas ligjit të ruajtjes së energjisë, ne nuk mund të punojmë më shumë se energjinë e shpenzuar. Përveç kësaj, efikasiteti, në fakt, është jashtëzakonisht i rrallë i barabartë me një, pasi puna e dobishme shoqërohet gjithmonë nga prania e humbjeve, për shembull, për të ngrohur mekanizmin.

Efikasitetin e motorit termik

Motori i ngrohjes është një pajisje që konverton energjinë termike në mekanike. Në motorin e ngrohjes, puna përcaktohet nga ndryshimi në sasinë e nxehtësisë së marrë nga ngrohësi, dhe sasia e nxehtësisë, e dhënë për pije freskuese, prandaj efikasiteti përcaktohet nga formula:

• Ƞ \u003d QH-QH / Q, ku Q n është sasia e nxehtësisë së marrë nga ngrohës, dhe QX është sasia e nxehtësisë, dhënë për pije freskuese.

Besohet se efikasiteti më i lartë u ofron motorëve që veprojnë në ciklin e karikatorit. NË ky rast Efikasiteti përcaktohet nga formula:

• Ƞ \u003d T1-T2 / T1, ku T1 është temperatura e burimit të nxehtë, T2 - temperatura e burimit të ftohtë.

Efikasiteti i motorrit elektrik

Motor elektrik është një pajisje që konverton energjinë elektrike në mekanike, kështu që efikasiteti në këtë rast është koeficienti i efikasitetit të pajisjes për transformimin e energjisë elektrike në mekanike. Formula për gjetjen e efikasitetit të motorit elektrik duket kështu:

• Ƞ \u003d P2 / P1, ku P1 është energjia elektrike e furnizuar, P2 është e dobishme fuqi mekaniketë përdorura nga motori.

Fuqia elektrike është si një produkt dhe tension i sistemit (P \u003d UI), dhe mekanike - si raporti i punës në një njësi të kohës (P \u003d A / T)

Transformator i CPD

Transformatori është një pajisje që konverton alternuar aktuale Një tension në rrymën alternative të një tensioni tjetër, duke mbajtur frekuencën. Përveç kësaj, transformatorët gjithashtu mund të konvertojnë një rrymë alternative në një të përhershëm.

Efikasiteti i transformatorit është në formulën:

• Ƞ \u003d 1/1 + (P0 + PL * N2) / (p2 * n), ku P0 - humbje mode veprim i papunëPl është humbjet e ngarkesës, P2 është fuqia aktive e dhënë për ngarkesën, n është shkalla relative e ngarkimit.

Efikasitet apo jo KPD?

Vlen të përmendet se përveç efikasitetit, ka ende një numër treguesish që karakterizojnë efektivitetin e proceseve të energjisë, dhe nganjëherë ne mund të plotësojmë përshkrimet e llojit - efikasitetit prej rreth 130%, por në këtë rast duhet të Kuptoni se termi nuk zbatohet tërësisht, dhe ka shumë të ngjarë që autori ose prodhuesi të kuptojë një karakteristikë disi të ndryshme nën këtë shkurtim.

Për shembull, pompat e nxehtësisë karakterizohen nga fakti se ata mund të japin më shumë nxehtësi se shpenzimet. Kështu, frigorifer mund të marrë më shumë nxehtësi nga objekti i ftohur se sa shpenzohen në energji ekuivalente me organizimin e largimit. Efikasitet frigorifer Është referuar si frigorifer, nënkupton letrën ɛ dhe përcaktohet nga formula: ɛ \u003d QX / A, ku QX është nxehtësia që i jepet fundi i ftohtë, a është puna e shpenzuar në procesin e shkarkimit. Megjithatë, nganjëherë koeficienti i ftohjes quhet efikasiteti i makinës së ftohjes.

Është gjithashtu interesante që efikasiteti i kaldajave që punojnë karburant organik, Zakonisht llogaritet përgjatë nxehtësisë më të ulët të djegies, ndërsa mund të marrë më shumë njësi. Megjithatë, ajo është ende tradicionalisht e quajtur efikasitet. Ju mund të përcaktoni efikasitetin e bojlerit përgjatë nxehtësisë më të lartë të djegies, dhe pastaj do të jetë gjithmonë më pak se një, por në këtë rast është e papërshtatshme të krahasoni parametrat e kaldajave me instalime të tjera.

Efikasiteti (koeficienti i efikasitetit) është shkalla e efikasitetit të përdorimit të energjisë së karburantit në motor sesa është më i lartë, aq më e madhe është energjia termike nga notat e karburantit konvertohet në motor në energjinë mekanike të rrotullimit të boshtit kryesor. Sa më i vogël të konsumojë karburantin për njësi të fuqisë së prodhimit.

Neni 1.

Efikasiteti i motorrit - Tuning idetë globale,
A ka ndonjë perspektivë për përmirësimin e motorëve?

Motorët modern të djegies së brendshme shumë të tjera më parë - me ardhjen injeksion direkt Dhe sistemet turbocharging që hyjnë në cilindra ajri, arritën vlerat e sotme të efikasitetit dhe efikasitetin e karburantit. Prandaj, sot korporatat botërore - prodhuesit e motorëve për automjetet dhe teknikat e tjera shpenzojnë para të mëdha dhe shumë vite përpjekjesh për të rritur efikasitetin e motorëve në vetëm 2 - 3% në kurriz të kostove të larta dhe komplikimeve të rëndësishme. Përpjekjet dhe kostot nuk janë plotësisht të krahasueshme me rezultatin e fituar. Rezultati i të gjithë kësaj - si në proverb të famshëm - "Mouse lindi".
Nga rruga, prandaj në të gjitha vende të mëdha Ka një motor të tërë të industrisë tuning, i.E. Një numër i madh i firmave të vogla, seminareve gjysmë-pedago dhe specialistë individualë që merren në disi motorët Standard Markat masive të makinave për treguesit më të lartë të energjisë, udhëtarët, etj. Ne i nënshtruam tërheqjen e motorit, përsosjen, forshanën, e kështu me radhë. Truscy, i cili në njerëz përcaktohet si akordim i motorit.

Por të gjitha këto ngjarje dhe pajisje teknike mbi motorët janë shumë standarde në thelbin e tyre dhe të gjitha këto akordime - idetë tashmë janë të paktën njëqind vjet. Më lejoni të ju kujtoj se turbocharger që hyn në motorin e ajrit u aplikua me sukses në vitet 20 të shekullit të kaluar, dhe patenta e parë në Shtetet e Bashkuara mori një inxhinier zviceran Alfred Bush në 1905 ... dhe sistemet e injektimit të karburantit në cilindra u përdorën masivisht në aviacionin ushtarak të pistonit tashmë në periudhën fillestare të Luftës së Dytë Botërore. Ato. Të gjitha sistemet teknike "të avancuara" moderne për luftën për rritjen e efikasitetit dhe efikasitetit të karburantit të motorëve janë tashmë nën njëqind vjet, apo edhe më shumë. Me të gjitha këto truket, efikasiteti i përgjithshëm i motorëve më të mirë të benzinës (me ndezjen e ndezur) nuk kalon 25-30%, dhe efikasitetin e motorëve më të mirë të naftës në versionet më të mëdha ekonomike (të cilat kanë shumë komplekse shtesë pajisje) për shumë dekada se si nuk mund të përkthehet për 40 -45%. Në efikasitetin e veglave të vogla të interesit 10 më poshtë.

Në këtë artikull ne do të përpiqemi të përcaktojmë detyrat kryesore në gjuhën e shkurtër dhe popullore dhe të përcaktojmë mundësitë teorike për krijimin e një motori me djegie të brendshme me efikasitet të sigurt mbi 50%.

* * * Kështu që - Efikasitet, Gjykatësi sipas teksteve shkollore për universitetet teknike përbëhet nga dy vlera: Efikasiteti termodinamik dhe efikasiteti mekanik .

Kuptimi i parë tregon se cila pjesë e nxehtësisë të lëshuar në motor kthehet në një operacion të dobishëm dhe cili hendek shkon në hapësirën përreth. Efikasiteti mekanik tregon se cila pjesë punë aktive Motori është i padobishëm për të shpenzuar para për tejkalimin e rezistencës të ndryshme mekanike dhe pajisjen e pajisjeve shtesë në vetë motorin.

Por për disa arsye, në të gjitha tekstet shkollore, koncepti i "efikasitetit të karburantit" nuk paraqet në konceptin e efikasitetit të përbashkët. Kjo është, vlera që do të tregojë se sa karburant bazohet dhe kthehet në nxehtësinë dhe vëllimin e gazeve të punës, dhe sa karburant nuk djeg dhe shkon për të shkarkuar në formën e avullit të karburantit ose avullit të saj të paplotë të djegies. Është kjo, një pjesë e paligjshme e karburantit, në makinat moderne "shumë efikase" mbijetojnë në katalizatorët që janë instaluar në tuba shter. Ato. Shkarkimi për shkak të përdorimit të këtyre sistemeve është mjaft i pastër, por efikasiteti i karburantit dhe efikasiteti i motorit, ky sistem nuk rritet. Përkundrazi, zvogëlon - sepse për të "pompuar" pjesën e gazrave të shkarkimit përmes "rrjetit të trashë" të sipërfaqeve katalitike, motori duhet të punojë si një pompë solide dhe të shpenzojë një pjesë të konsiderueshme të fuqisë së saj për këtë çështje. Natyrisht, në formulat e llogaritjes, kjo kategori është disi e pranishme, por nuk është e qartë dhe me hidhërim. Për shembull, në një formë të tillë, si, për shembull, në një nga formulat e bilancit të përgjithshëm termik, ekziston një komponent "Q n.s. - Ngrohja e marrë me djegie jo të plotë. " Por të gjitha këto qasje vuajnë nga disa të katërta, kështu që unë do të përpiqem të paraqes gjithçka është jashtëzakonisht e qartë dhe më sistematike.

Pra, efikasiteti i përgjithshëm i motorit do të paraqitet për 3 pjesë kryesore:

• efikasiteti i karburantit;
• efikasitet termik;
• efikasitet mekanik;

Thelbi i këtyre vlerave është si vijon:

Efikasiteti i karburantit- tregon se sa karburanti është djegur në mënyrë efektive në motor dhe u shndërrua në një vëllim të gazrave të punës me temperaturë të lartë dhe shtypje e lartëDhe cila pjesë e karburantit nuk u dogj dhe në formën e produkteve të djegies jo të plotë, grimcat e ngarkuara (në formën e tymit, blozës dhe blozës), ose në përgjithësi, pothuajse në formën e avujve të pastër të karburantit, motori kaloi direkt dhe fluturoi në tubacionin e shkarkimit. Kur jeni duke qëndruar pranë makinës së vjetër të vendit, sidomos me një kamion, dhe të ndjeheni erë të fortë të benzinës - ky rezultat vetëm jep një lloj të tillë joefikas të djegies së pjesshme të karburanteve;
Efikasitet termik - tregon se sa nxehtësi e fituar nga djegia e karburantit kthehet në punë të dobishme dhe e cila është e padobishme e shpërndarë në hapësirën përreth;
Efikasiteti mekanik - tregon se si sasi punë mekanike kthehet në çift rrotullues në boshtin kryesor dhe i transmetohet konsumatorit, dhe çfarë - është e padobishme të konsumohet për fërkime ose të shpenzohen në diskun e sigurimit të mekanizmave;

Konsideroni, shkurtimisht të gjitha këto pozicione:
Efikasiteti i karburantit - Për këtë temë të të dhënave të dallueshme, as në tekstet e vjetra sovjetike mbi teorinë dhe llogaritja e DVSAs në burimet e pafundme të Internetit modern të gjetur dështuan.
Të dhënat e pavarura dhe kuptimplote arritën të zbulojnë në ato informacion mbi llogaritjen e të mbijetuarve katalitik të karburantit jo të ftohur për makina moderne. Në fund të fundit, është gjithashtu e nevojshme të llogaritet qartë produktiviteti i të mbijetuarve të tyre në një sasi të caktuar të hidrokarbureve në motorët. Pra, nga këto të dhëna rrjedh se motorët pistoni (motorët me naftë gjithashtu) janë djegur mesatarisht jo më shumë se 75% të karburantit, por 25% të avullit të karburantit dhe produkteve të saj të paplota të djegies shkon në tubin e shkarkimit dhe ka nevojë për shërbimin e agjenti i pasojshëm (në mënyrë që të mos helmojë mjedisin). Ato. Në motorët ekzistues për sot, motorët plotësisht djegin dhe përkthen në nxehtësi jo më shumë se 75% të karburantit. Për motorë 2-stroke, kjo vlerë është edhe më pak.

Efikasitet termik - Mesatarisht, motorët pistoni kanë këtë efikasitet në shumën prej 35-40%. Ato. Rreth 65% e nxehtësisë së gjeneruar emetohet pa u përdorur në mjedis përmes sistemit të ftohjes dhe me gazrat e shkarkimit.

Efikasiteti mekanik - mesatarisht, 10% e punës së motorit shkon në fërkime midis tyre detajet e saj dhe në makinën e mekanizmave të motorëve të robërve.

Si rezultat - nga shuma e humbjeve termike dhe mekanike, motorët modernë pistoni të madhësisë dhe kapaciteteve të vogla nuk kanë më shumë se 30%.
Në motorët e mëdhenj, të tilla si motorët me naftë anije ose motorët e mëdhenj të lokomotivave hekurudhore dhe automjeteve të ngarkesave, energjia është më e lehtë për të kursyer energji, por ne nuk do të flasim për to.

Por - vlera del 30% nuk \u200b\u200bmerr parasysh pjesën e karburantit jo të djegur, i.e. Nuk merr parasysh plotësinë e djegies së avullit të karburantit në motor. Unë besoj se, duke marrë parasysh këtë parametër, vlera e efikasitetit të vërtetë të motorëve të benzinës pistoni do të jetë jo më i lartë se 20%, dhe motorët me naftë janë pak më të mëdha, rreth 5-7%.

Rezultati është më i mirë se makina me avull Në qoshe me efikasitetin e tyre 7-8%, por ende ende shumë pak.
Ne mendojmë - pse nuk ka "efikasitetin e karburantit" nuk ka hyrë në konceptin e efikasitetit? Pse koncepti i efikasitetit në mënyrë eksplicite e humb vëmendjen e tij një pjesë të karburantit që nuk jep një "kontribut" të pjesës së saj në procesin e djegies dhe formimit të nxehtësisë? Ato. Nga koncepti i efikasitetit, shumica e humbjeve të motorëve modernë dhe shifrat e vlerave moderne të DVD-së janë të mbivlerësuar qartë pa marrë parasysh këto humbje?

E vërteta qëndron në kuptimin e termit "efikasitet". Ato. Ky përkufizim i pjesës së punës së dobishme është "veprime" dhe pjesa e punës së padobishme. Një lloj pune ose lirimi i energjisë është i dobishëm, dhe një lloj (për shembull, për të kapërcyer fërkimin ose energjinë e humbur) - ajo shkon pa përdorim, por është dhe kjo energji është e prekshme dhe e marrë parasysh. Por humbjet nga karburantet e nxehta nuk manifestohen në formën e ngrohjes së padobishme ose jo të punës së synuar. Këto "minuset e bilancit" nuk janë humbje të punës ose humbjes së nxehtësisë. Këto janë humbje, karburant në formë e pastër. Ato. Kjo është një humbje në Joules, as në atmosferë, por në gram dhe litra. Dhe humbjet e tilla nuk mund të aplikohen në dimensionin ose kontabilitetin e kategorisë së presionit të humbur ose të nxehtësisë së humbur, veprimit të padobishëm ose operacionit të shpenzuar tepër.

Prandaj, thjesht sipas rregullave të logjikës formale, koeficientit të efikasitetit dhe nuk duhet të marrë parasysh këto humbje. Për këtë qëllim, duhet të ketë një tregues tjetër dhe përcaktues, por është në përdorim të gjerë të një parametri të tillë të qartë dhe të prerë. Pra, ne marrim të qartë dhe të panevojshme efektivitetin e panevojshëm të motorëve modernë - një tregues efikasiteti që vetëm një pjesë e humbjeve merr parasysh ...

Dhe në fakt, efikasiteti i përgjithshëm i festave moderne rezulton të jetë dukshëm më i ulët se efikasiteti i kthyer në 35-40% të efikasitetit. Në fund të fundit, ajo merret parasysh vetëm dhe efekte të dobishme dhe mrekullisht të energjisë dhe punë të tepërt, të prodhuara nga pjesa e djegur e karburantit. Por humbja e pjesës së djegur të karburantit nga bilanci i përgjithshëm i karburantit të futur në motor është kaq plotësisht dhe nuk është përcaktuar ...

Rishikimi dhe humbjet e inventarit në pistoni DVs Ne do të përpiqemi për të shqyrtuar dhe analizuar shkurtimisht të gjithë humbjen e energjisë të lidhur në karburant, në mënyrë alternative në pozitat e përcaktuara më lart. Dhe pastaj - të mendojnë për mundësinë e heqjes së këtyre humbjeve. Ato. Ne do të përpiqemi të formulojmë konceptin dhe do të nxjerrim tiparet e përgjithshme të motorit të përsosur.

* * *
Niveli i parë i humbjes - Djegija e paplotë e karburantit në dhomat e djegies së motorit. Të gjithë ekspertët e dinë se karburantet në motorët modernë djegin të dëmtuar dhe një pjesë e saj shkon për të shkarkuar me gazra të shpenzuara. Kjo është arsyeja pse motori modern i brendshëm helm ajrin e djegies jo të plotë të karbohidrateve dhe për të marrë një "shter të pastër" në tubin e shkarkimit të makinave moderne vënë një hatcher katalitik, i cili "mbijeton" karburantin në sipërfaqet e tij elemente aktive. Në fund, karburantit, i cili nuk u zhduk në cilindra, është i padobishëm oksidohet në këto katalizatorë. Por shterja bëhet më e pastër. Por çmimi i këtyre katalizatorëve me sipërfaqe nga rodiumi dhe platini është shumë i lartë dhe ata punojnë të kufizuar.

Një detyrë - Merrni motorin plotësisht të djegies së karburantit në dhomat e djegies së saj dhe përkthimin plotësisht të energjisë së obligacioneve kimike të karburantit në nxehtësinë dhe volumin e madh të gazrave të thjeshta të djegies, të tilla si avujt e ujit dhe CO2.

Së pari e konsideroni - pse në motorët tradicionalë të pistës karburantit nuk është tërësisht i kombinuar. Çfarë parandalon zbatimin e një procesi me djegie të plotë?

Vështirësia kryesore në motorët pistoni në këtë temë është mungesa e oksigjenit për djegie, si dhe zbatimi i procesit të djegies në një takt teknologjik me zgjerimin e matësit të djegies. Situata e fundit mund të përshkruhet me fjalë të tjera, përzierja e punës nuk ka kohë për djegie të plotë. Këto " sëmundje gjenerike»Motorët pistoni janë praktikisht të pashërueshme, kështu që inxhinieri mendohet për më shumë se 120 vjet përpjekje për të hequr qafe prej tyre kurrë nuk kanë gjetur një mënyrë për ta bërë këtë.

Konsideroni në detaje këtë disavantazh: Pra, kur pistoni është në pikën e sipërme të vdekur (NTT), një përzierje pune e ngjeshur (RSM) është e vendosur në zjarr. Fillon procesi i djegies, që rrjedh disa kohë. E përafërt Horce e përzierjes në një motor modern me shpejtësi të lartë zgjat rreth milisekondës - 0.001 sekonda. Në përgjithësi, të gjitha 4 orë ndodhin në 0.02-0.04 sekonda.

Dihet se për djegien e plotë dhe të plotë të avullit të karburantit, temperaturës së lartë dhe presionit të lartë janë të dëshirueshme. Por menjëherë pas kalimit të pistonit të VMT, ajo fillon të lëvizë poshtë me një rritje të konsiderueshme në vëllimin e hapësirës së shtrirjes. Ato. Ndërsa pjesa e përparme e djegies së përzierjes së punës është shpërndarë (PCM) në dhomën e djegies, pjesët e para të RSM të djegur do të ndizen në temperaturë të lartë dhe presion të lartë. Por tani pjesët e fundit të RCM të djegur janë në kushte të presionit të reduktuar ndjeshëm dhe temperaturës në rënie. Prandaj, plotësia e djegies së djegur ndjeshëm, dhe madje ndalon fare. Për këtë arsye, një pjesë e RCM nuk ka një djegie ose djeg ose djeg jo plotësisht. Prandaj, një pjesë e avullit të karburantit shkon në tubin e shkarkimit dhe në gazrat e shkarkimit janë sigurisht produkte të pranishme të djegies jo të plotë të hidrokarbureve të karburantit. Rezultati - një pjesë e karburantit nuk digjet dhe nuk e kthen energjinë e saj në nxehtësi, dhe pastaj - në rotacion të boshtit motorik kryesor, por vetëm ndotje dhe helmojnë ajrin e ambientit.

Pothuajse e pamundur për të eliminuar këtë disavantazh, pasi që dizajni kryesor i motorit piston përfshin parimin më të rëndësishëm të lidhjes në një takt teknologjik "djegia" e dy proceseve të ndryshme: djegia dhe zgjerimi i produkteve të djegies. Këto procese janë të vështira për t'u kombinuar, pasi secila prej tyre në mënyrë optimale vazhdon në kushtet e ekskluzive reciprokisht kushtet optimale Për një proces tjetër.

Në të vërtetë, procesi i djegies së ngarkesës së kompresuar të PCM do të ndodhë më së miri në dhomën e mbyllur të volumit të vazhdueshëm. Në termodinamikë, ky proces është përcaktuar si proces "isochorn". Ato. Ngarkesa e PCM do të jetë plotësisht e djegur dhe përkthyer në nxehtësi dhe presion të gjitha energjitë e obligacioneve kimike të hidrokarbureve të karburantit në një dhomë të mbyllur nën kushtet e rritjes së mprehtë të presionit dhe temperaturës.
Dhe procesi i zgjerimit do të ndodhë më së miri në kushtet e temperaturës së ulët (për të siguruar lubrifikim të sipërfaqeve rrëshqitëse dhe ngarje të elementeve të punës së motorit), me një lëvizje të lehtë të trupit kryesor të punës (pistoni).
Siç mund ta shohim - në motorët pistoni, të dyja këto kushte nuk mund të respektohen plotësisht, prandaj procesi i kombinuar i "zgjerimit të djegies" vjen në një "skenar kompromisi", kur krijohen disa kushte të përshtatshme për secilën prej proceseve, por në Fundi, ata ende i lejojnë ata të zbatojnë disi rrjedhën e këtyre proceseve të përbashkëta të paktën 50% të efikasitetit. Si rezultat, procesi i punës si një motor modern pistoni është teknologjia e kompromiseve të ngurta të vështira dhe humbjeve të rëndësishme.

Si rezultat, një "bashkim i martesës kompromis" me humbje për të dy pjesëmarrësit në partitë, ne marrim rezultatin e mëposhtëm:
— Djegia ndodh Nën kushtet e një zgjerimi të mprehtë të dhomës së djegies, dhe madje edhe në një temperaturë të konsiderueshme të ulët të mureve të cilindrit. Në fund, djegia e karburantit nuk është plotësisht dhe joefektive, madje edhe një pjesë e nxehtësisë nga karburanti i djegur humbet kur muret e ftohta të cilindrit të ftohur janë ndezur. Ato. Djegia ndodh në kushte jashtëzakonisht joefektive.
— Shtrirja ndodh Në kushtet e temperaturave të larta nga procesi i djegies i kombinuar me zgjerimin. Kjo është arsyeja pse muret e cilindrit duhet të ftohen, për vaj për lubrifikimin e sipërfaqeve fërkim të pistonit dhe cilindrit në një temperaturë prej më shumë se 220 °, humbet "pronat e tij të rrëshqitshme" dhe fërkimet fillojnë "në të thatë" dhe të djegur Nafta është e sinteruar në grimca të ngurta, të cilat janë edhe më shumë duke filluar të ndërhyjnë këtë proces.

Pjesërisht, rruga për shkak të përshtypjes së procesit të "djegies - zgjerimit" është gjetur duke rregulluar " ndezje e hershme"Në mënyrë që sa më pak të jetë e mundur pjesë e djegies së PCM-ve të ndodhë në linjën e shtrirjes me shpejtësi të lartë dhe një rritje të lartë të volumit të dhomës së djegies. Por është e detyruar dhe e mbushur me probleme të tjera anësore. Meqenëse "ndezja e mëhershme" përfshin një qasje PCM dhe krijimin e fazës fillestare të presionit të punës të djegies së gazrave edhe para mbërritjes së pistonit në VMT, i.e. Në fazën përfundimtare të takimit "compression". Rrjedhimisht, inercia e punës së mekanizmit të lidhjes së fiksuara (KSM) duhet të kapërcejë këtë presion që del nga PCM dhe compress për shkak të inercisë së rrotullimit të KSM ose punën e pistonëve të tjerë që fillojnë të zgjerojnë PCM të djegur . Rezultati i kësaj kompromisi - një rritje të mprehtë në ngarkesën në boshtin, pistonat, shufrat lidhëse dhe gishtat e KSM, si dhe një rënie në efikasitetin. Ato. Motori është isna e konfrontimit të forcave multidirectionale.

Një tjetër temë e vështirë e motorëve pistoni është mungesa e oksigjenit. Vërtetë, është karakteristikë vetëm për motorët e benzinës (motorët që punojnë me ndezjen e ndezur), motorët me naftë (motorët që punojnë me ndezje nga compression) janë të privuar nga kjo mungesë. Por diesels në vend të kësaj kanë fituar shumë vështirësi të tjera në kthim - peshë të madhe, dimensione të rënda dhe mbresëlënëse. Në të vërtetë - një motor me naftë efektiv të dimensioneve të pranueshme prej më pak se 1.2 litra nuk arriti të krijojë askënd ... ky është motori i makinës më të vogël të naftës Audi-A2. Dhe largimi i naftës në dimensione shumë të vogla ka një rezultat të trishtuar. Pra - diesels të vogla të Vladimir traktor D-120 (ata janë vënë në një mini traktor) me një kapacitet prej 25-30 hp Kanë peshë 280-300 kg. Ato. Një kuaj fuqi e pushtetit përbën 10 kg peshë. Prodhuesit e tjerë në mbarë botën kanë një pozitë të ngjashme.
Pra, djegia e karburantit nuk është plotësisht kur RSM "i pasur", i.e. Ajo ka shumë avull të karburantit dhe ajër të vogël (oksigjen). Një PCM i tillë nuk ka një shans për të djegur plotësisht, për oksidimin e hidrokarbureve të karburantit, thjesht i mungon oksigjeni. Rezultati - jo i djegur në çiftin e karburantit shkon në shter. Por kjo, një PCM e tillë djeg shpejt, edhe pse për një kohë të pacaktuar. Kjo do të thotë se shumica e avullit të karburantit ende digjet dhe jep presion superior dhe temperatura.

Ju mund të shkoni në një mënyrë tjetër - për të bërë " përzierje e dobët", I.E. RCM do të ketë shumë ajër (oksigjen) dhe avull të vogël të karburantit. Si rezultat, në një rast ideal, një PCM i tillë do të jetë në gjendje të djegë plotësisht - të gjitha palët e karburantit do të djegin 100% me efikasitet të plotë. Por kjo PCM ka një pengesë të madhe - djeg shumë më ngadalë se "përzierje e pasur" dhe në kushtet e një motor pistoni të vërtetë, ku djegia shkon në një linjë rritje me shpejtësi të lartë, një PCM e tillë thjesht nuk ka një djegie të plotë. Meqë një pjesë e rëndësishme e djegies së një rcm të tillë merr për shkak të shpejtësi e ulët Në kushtet e rritjes së mprehtë të volumit të dhomës së djegies dhe rënies së temperaturës. Rezultati - RSM përsëri djeg jo plotësisht në versionin e "përzierjes së dobët" dhe pjesa e saj e dukshme nuk është e djegur në shter.

Dhe përsëri efikasiteti i karburantit i kësaj mënyre të funksionimit të motorit pistoni është shumë i ulët.
E njëjta metodë e menaxhimit të motorëve të karburatorit "Mënyra sasiore" luhet edhe në sigurinë e ulët të procesit të djegies së oksigjenit të RSM. Për të rivendosur shpejtësinë e motorit dhe për të zvogëluar atë "mall", shoferi mbulon mbytjen, duke kufizuar kështu qasjen në ajër në karburator. Në fund, përsëri mungesa e ajrit për djegie të karburantit dhe përsëri efikasiteti i keq i karburantit ... motorët e injektorit janë pjesërisht të privuar nga një mungesë e tillë, por pjesa tjetër e pistës motorike manifestohen në to "në programin e plotë".

Ju duhet të ndani dy procesin teknologjik jashtëzakonisht kontradiktor të punës - "Burning - formimin e presionit të lartë dhe punëtorëve të temperaturës" dhe "zgjerimin e presionit të lartë dhe të gazrave të temperaturës". Pastaj të dy këto procese mund të fillojnë në dhomat dhe pajisjet e specializuara me më shumë parametrat optimale. Ato. Djegija do të ndodhë "isochloro" - në një vëllim të mbyllur, me presion në rritje dhe temperaturë në rritje. Dhe zgjatja mund të kryhet në kushtet e temperaturave të ulëta.

Në parim, ideja për kryerjen e një "ndarje të madhe" u formulua nga shpikësit dhe inxhinierët e ndryshëm të vendeve të ndryshme për një kohë të gjatë. Për shembull, zhvillimi i kompanisë gjermane Diro konstruktions GmbH & Co. Kg, në temën e një motor pistoni me një dhomë të veçantë të djegies. Por është propozuar që të ofrohet teorikisht e bukur dhe teknikisht e zbatueshme për zbatimin në skemën metalike, kështu që askush nuk ka sukses. Font i njëjtë gjerman "Diro konstruktions GmbH & Co. Kg "filloi të marrë patenta për zhvillimin e tyre për rreth 15 vjet më parë, por nuk dëgjon për sukses të vërtetë në krijimin e një motori të vërtetë.

Pra, është e nevojshme të sigurohet një proces i gjatë i djegies së ngarkesës së PCM në volumin e mbyllur - "Procesi i Isochorn". Në këto kushte, do të jetë e mundur të djegë me vetëdije "përzierje të dobët", me koeficienti i madh Ajri i tepërt Kur avujt e karburantit do të digjen plotësisht, për të dhënë sasinë më të lartë të mundshme të nxehtësisë dhe gazeve të djegura, dhe në të njëjtën kohë produktet minimale të djegies toksike do të shkojnë në shter. Por është e mundur të bëhet, vetëm duke siguruar një kohë të mjaftueshme të djegies së ngarkesës "të varfër" RCM në një vëllim të mbyllur me presion në rritje dhe temperaturë të konsiderueshme. Kjo në motorin e pistonit nuk është praktikisht e mundur.

* * *
Niveli i dytë i humbjes - Humbjet e rëndësishme të nxehtësisë që rrjedhin nga djegia e "karburantit të mësuar nga motori".
Bilancin termik motor benzinë Kjo e bën këtë rrugë:
1) - Nxehtësia e përkthyer në punë të dobishme: 35%;
2) - të nxehtë me gaz shter: 35%;
3) - Nxehtësia e humbur nga humbjet përmes sistemit të ftohjes: 30%;

Një detyrë - Merrni motorin me humbje minimale të nxehtësisë në mjedisin e jashtëm. Në mënyrë ideale, ju mund të vendosni detyrën e krijimit të një motor termik të efikasitetit në 80%. Por edhe nëse është e mundur për të arritur këtë tregues në 65-70%, në vend të 35% për sot, do të jetë një kërcim i madh përpara. Ato. Motori i së njëjtës fuqi me një efikasitet të tillë do të fillojë të shpenzojë 2 herë karburantse më parë.

Analiza e pozitës së pafavorshme të sotme: Së pari e konsideroni - pse në motorët tradicionalë pistoni humbje të tilla të mëdha të nxehtësisë "në anën tjetër"? Çfarë çon në një pozitë të tillë të trishtuar?

Kategoria e parë e humbjeve termike - Humbja e nxehtësisë me një trokitje e lehtë përmes mureve të cilindrave me një sistem ftohës. Në përgjithësi, për të përmirësuar vlerën e efikasitetit termik, motori nuk duhet të ftohet fare. Nga kjo, temperatura e detajeve të motorit menjëherë do të rritet, dhe nafta do të arrogante (e cila krijon një film për rrëshqitje të lehtë në sipërfaqet e fërkimit), dhe pistoni do të ndalet lehtë të lëvizë në cilindër dhe motori së shpejti do të shqyejë. Këtu po sulmojmë përsëri kontradiktat e kombinimit të dy proceseve - djegie dhe zgjerim. Temperatura gjatë djegies së djegies në periudhën fillestare të ndezjes së RSM - arrin 3000 S °. Por temperatura e kufizuar Vajrat kur ende lubrifikon dhe kursen fërkime, është 200 - 220 gradë. Nëse ky prag i temperaturës është tejkaluar, vaji fillon të "djeg" dhe charring. Për të siguruar efikasitet të lartë, motori nuk është i arsyeshëm për të ftohur, por për të siguruar mundësinë e lëvizjes së trupit kryesor të punës - pistoni, lubrifikant është jetik ... i.e. Sistemi i ftohjes që lejon pistonin të lëvizë në cilindër - zvogëlon në mënyrë dramatike efikasitetin termik të motorit. Ky është një reduktim i vetëdijshëm dhe i domosdoshëm i efikasitetit.

Kategoria e dytë e humbjeve të nxehtësisë- Humbja e nxehtësisë me gazet e shkarkimit. Temperatura e gazrave të shkarkimit në daljen e cilindrave për madhësi dhe motorë të ndryshëm varion nga 800 në 1100 s °. Prandaj, në një vrapim revolucione të larta Mbledhësit e shkarkimit të motorit ndonjëherë fillojnë të plasojnë në shkëlqimin e mjedrës ... Kjo do të thotë vetëm një gjë - energjia e djegies së karburantit, e cila kthehet në energjinë e brendshme të djegies së gazrave në formën e temperaturës së tyre të lartë, është e pakthyeshme dhe krejtësisht e padobishme. Është përmes këtij kanali të "humbjes termike", inxhinierët modernë humbin rreth 35% të energjisë së djegies së karburantit. Dhe për ta kthyer këtë energji në punë të dobishme është jashtëzakonisht e vështirë, maksimumi që arriti të bëjë është të futë në shtegun e shkarkimit të turbinës që kthen turbocharger. Kjo arrin një rritje të presionit të ajrit që bie në cilindra. Dhe kjo pak rrit efikasitetin. Por - është e nevojshme të kuptohet se turbina "kap" jo një temperaturë të shtuar, dhe presionin e tepërt të gazrave që largohen nga cilindri. Ato. Kjo është një temë paksa e ndryshme dhe kursim i një lloji tjetër.

Kështu rezulton se motori piston keq "përpunon" jo vetëm temperaturën, por edhe presionin e lartë të gazrave të punës. Në fakt, shkarkimi po operon gazra me mbingarkesë në 8 - 10 atmosfera. Është shumë, vlen vetëm të kujtojmë se makinat e para të avullit në fillim të shekullit të 19-të kishin një presion pune prej 3 ose 3.5 atmosferë dhe ka punuar me sukses në minierat e qymyrit dhe në fabrikat metalurgjike, si dhe motorin e parë Locomotives me avull.

Këtu gjithçka qëndron në të njëjtën madhësi gjeometrike Vëllimi i ngjeshjes dhe zgjerimit. Motori pistoni është i barabartë, dhe asgjë nuk mund të bëhet këtu. Idealisht - këto vëllime duhet të jenë të ndryshme. Mësimdhënia e llojit të ciklit të Atkinsonit, kur në motorët pistoni, vëllimi i ngjeshjes rezulton të jetë më i vogël se vëllimi i zgjerimit, është i paefektshëm, pasi që zvogëlon ndjeshëm fuqinë e çift rrotullues të motorit.

Por një rritje në vëllimin e dhomës së zgjerimit vetëm do të kthejë të gjithë suficitin në punë të dobishme. mbijedorPor temperatura e rritur e gazit të nxehtë të gazit të nxehtë nuk është e mundur për të shfrytëzuar këtë metodë. E vetmja gjë që erdhi në inxhinierë të mendjes është të kthejë një temperaturë të lartë për të punuar - për të injektuar ujin në cilindra. Në teori: uji, duke u kthyer në avull me presion të lartë, do të rrisë ndjeshëm presionin e përzierjes së formuar paro-gazit dhe në të njëjtën kohë reduktuar ndjeshëm temperaturën e saj. Por, në një motor pistoni për më shumë se 80 vjet përpjekje në këtë drejtim, asgjë efektive dhe të zbatueshme dhe të dështuar. Diagrami i pistonit të motorrit të djegies së brendshme doli të jetë shumë armiqësor i kësaj ideje dhe nuk lejoi orën e avullit në ciklin ose fazën e avullit në ciklin.

Duhet të thuhet se sipas ligjit themelor të termodinamikës, të formuluar me gati 200 vjet më parë S. Carno, motori i nxehtësisë me efikasitetin maksimal të mundshëm duhet të ketë temperaturën maksimale të gazrave të punës në fillim të ciklit të punës dhe Temperatura minimale e gazrave të punës në fund të ciklit.
Por në motorin e pistonit të maksimumit të djegies së brendshme temperaturë të lartë Gazi në fazën e parë të ciklit parandalon sistemin e ftohjes për të marrë një sistem ftohës dhe temperatura minimale e tepërt e gazit në fund të ciklit parandalon komponentin e avullit në qarkun e motorit në fund të motorit. Si rezultat, ne sot përdorim motorët me efikasitet termik rreth 35%, jo shumë më të mirë se 60 ose 70 vjet më parë ...

Mënyra për të hequr qafe këtë mungesë: Është e nevojshme të krijohet një dizajn i motorit që lejon procesin e djegies së karburantit në dhomën e djegies së izoluar nga nxehtësia (për të arritur temperaturën maksimale në fillim të ciklit të punës), si dhe duke lejuar fazën e avullit në finale Faza e gazit të nxehtë në fazën përfundimtare (për të arritur temperaturën minimale në fund të ciklit operativ). Gjithashtu, një dizajn i tillë i motorit do të bëjë të mundur të bëjë pa një sistem ftohës të veçantë dhe të rëndë, i cili do të "hidhte ngrohjen në mjedisin e jashtëm.

Në të njëjtën kohë, motori nuk do të ketë nevojë për një tub të rëndë dhe të rëndë të shkarkimit, i cili në motorët tradicionalë pistoni shuajnë zhurmën nga gazrat e shkarkimit, duke u larguar "të shtëna" me rishikim në 8-10 atmosfera. Për në dizajnin e propozuar, gazi i tepërt i shkarkimit do të jetë minimal.

* * *
Niveli i tretë i humbjes - Humbjet e dukshme të fuqisë për tejkalimin e forcave të fërkimit, si dhe forcat inerciale të masave lëvizëse reciprokisht, si dhe humbjet në makinën e mekanizmave ndihmëse. Këto humbje janë përcaktuar si humbje mekanike. Ata varen nga skema e motorit kinematik. Por përveç kësaj, humbjet mekanike, skema kinematike dhe dizajni i saj gjithashtu ndikojnë në një tjetër tregues të rëndësishëm të performancës, i cili nuk lidhet drejtpërdrejt me efikasitetin: kjo është mënyra dhe madhësia e çift rrotullues.

Detyra - Merrni një motor që ka humbje minimale mekanike. Si dhe të ketë një çift rrotullues të përhershëm të vlerave të larta me madhësi të vogël të motorit. Çift rrotullues i lartë dhe i qëndrueshëm ju lejon të bëni pa një sistem të tillë të rëndë dhe kompleks automjet Si kutia e kalimit të shpejtësisë. Një shembull është transporti me motorë elektrikë dhe motorë me avull.

Analiza e pozitës së pafavorshme të sotme: Në një motor standard pistoni (rrotullues), reagimi i shufrës (komponenti tërthor i këtij reagimi në lidhje me boshtin e cilindrit) në presionin e gazrave të punës gjatë gjithë kohës shtyn pistonin në njërën anë të cilindrit, pastaj në tjetri. Ky sistem i operimit të motorit kërkon lubrifikim të vazhdueshëm të sipërfaqeve të vozitjes së rëndë dhe koston e tejkalimit të këtyre forcave të fërkimit. Përveç kësaj, kur rrotullohet KSHM Crank, projeksioni i shpatullave, duke krijuar një çift rrotullues, për vektorin e lëvizjes së pistonit gjatë gjithë kohës ndryshon nga "zero" në "maksimum" dhe mbrapa çdo lëvizje pune. Një kohë e tillë hedhje si një modalitet pulsues çift rrotullues është i papërshtatshëm për makinë mekanizmat ekzekutivë. Dhe vetëm në kthesa të larta të motorëve pistoni, fuqia e çift rrotullues rritet ndjeshëm. Por, revsat e larta (rreth 3-4 mijë në lidhje me min.) Nuk kanë nevojë për shumicën e konsumatorëve. Prandaj, është e nevojshme për të bërë një kuti kompjuterike komplekse dhe të vështira, e cila është një pjesë integrale e makinave, motoçikletave, etj.
& Nbsp Përveç kësaj, efikasiteti mekanik zvogëlohet ndjeshëm për shkak të marrjes së fuqisë së motorit në makinën e mekanizmave ndihmëse - pompën e sistemit të ftohjes, tifozët e ftohjes, shufrat dhe valvulat e shpërndarjes së gazit, gjenerator elektrik etj dhe Ende humbjet e dukshme të energjisë shkakton nevojën për të ngjeshur përzierjen e punës, dhe raportin më të lartë të compression., këto këto humbje janë më të larta. Përveç kësaj, humbjet e dukshme të energjisë mund të shkaktojnë një ndezje të panevojshme kur motori është i detyruar, në fund të orës së dytë të ngjeshjes, compress the fillestarët zgjerojnë produktet e djegies.

Mënyra për të hequr qafe këtë mungesë: Është e nevojshme të krijohet një dizajn i motorit në të cilin presioni i gazrave të punës nuk e shtyu punëtorin kryesor të lëvizjes në trupin e palëvizshëm. Në të njëjtën kohë, motori duhet të ndryshojë nga një ndërtim i tillë që do të lejonte që të ketë një krah të përhershëm të çift rrotullues gjatë gjithë rrugës së lëvizjes së organit kryesor të motorit. Në të njëjtën kohë, në një mënyrë të tillë, presioni i gazrave të punës duhet të kryhet si kohë e përshtatshme, në mënyrë ideale - të përpiqet për 100%. Më lejoni t'ju kujtoj se 4 motorë stroke nga cikël të plotë Motori është nga 2 revolucione të boshtit, vetëm gjysma e qarkullimit zbatohet në pistoni, dhe pastaj në mënyrën e transmetimit të këtij presioni me shpatull të paqëndrueshëm të çift rrotullues.

Rezultati:

Pra, ne formulojmë kushtet që afrohet qasja shkencore për të krijuar një motor të lartë të efikasitetit:
1) Proceset kryesore teknologjike të motorit "djegie" dhe "zgjerimit" duhet të ndahen dhe të ndahen për zbatim në dhomat e ndryshme teknologjike. Në këtë rast, djegia duhet të ndodhë në dhomën e mbyllur, në kushtet e rritjes së temperaturës dhe rritjes së presionit.
2) Procesi i djegies duhet të ndodhë kohë e mjaftueshme dhe në kushte të ajrit të tepërt. Kjo do të lejojë 100% për të djegur përzierjen e punës.
3) Vëllimi i dhomës së zgjerimit duhet të jetë një dhomë më e madhe e compression, së paku 50%, është e nevojshme për përkthimin e plotë të presionit të gazeve të punës për të punuar në trupin kryesor të punës.
4) duhet të krijohet mekanizmi i përkthimit të temperaturës së lartë të gazit të shkarkimit për të punuar në trupin kryesor të punës. Për këtë, ekziston vetëm një mundësi reale - furnizimi me ujë për të kthyer matësit me djegie të lartë në presionin e avullit që rezulton.
5) Organi punues dhe të gjithë kinematikën e motorit duhet të rregullohen në mënyrë të tillë që cikli më i madh i motorit të mund të perceptojë presionin e gazrave të punës dhe përkthimi i shpatullave të fuqisë së këtij presioni ishte maksimumi i mundshëm.

Pas punës së vëmendshme me këto kërkesa të qasjeve teorike të fizikës dhe mekanikës për krijimin e një motori të efikasitetit të lartë, rezulton se është absolutisht e pamundur të krijohet një motor pistoni për probleme të tilla. Piston DVS nuk i plotëson asnjë nga këto kërkesa. Nga ky fakt, përfundimi vijues vijon - është e nevojshme të kërkosh skemë më efikase, alternative pistoni, dizajn motorik. Dhe më e afërt me kërkesat e nevojshme është skema e një motori rrotullues.

Në punën time në konceptin e një motori të përsosur rrotullues, sapo kam vazhduar nga një përpjekje për të marrë parasysh kur krijohej një skemë konceptuale e motorit nevojë për të zbatuar të gjitha parakushtet e mësipërme teorike. Unë shpresoj se kam arritur ta bëj.

Neni 2-1.

Reflektim në shkallën e ngjeshjes:
Çdo gjë është e mirë në moderim

Ne të gjithë jemi mësuar me faktin se një motor ekonomik dhe i fuqishëm duhet të ketë një shkallë të lartë të compression. Prandaj, në makina sportive Motorët gjithmonë kanë një raport të lartë compression, dhe motorët e motorëve (detyruar) për të rritur fuqinë motors Standard Seria masive përfshin së pari të gjithë rritjen e raportit të tyre të ngjeshjes.
Prandaj, në një mendim të gjerë masiv, ideja u ngulit - sa më e lartë shkalla e ngjeshjes së motorit, aq më mirë, pasi ajo çon në një rritje të fuqisë së motorit dhe rritjes së efikasitetit të saj. Por - për fat të keq, ky pozicion është i saktë vetëm pjesërisht, ose më mirë, është e saktë jo më shumë se 50%.
Historia e teknologjisë na tregon se kur në vitet 1860 u shfaq OI i parë i Lenoarës (i cili ka punuar pa compression), ai ishte vetëm superior ndaj efikasitetit të makinave me avull, dhe kur (pas 15 vjetësh) kishte 4 dVs me takt Otto, duke punuar me compression, efikasiteti i një modeli të tillë menjëherë tejkaloi kokën në aspektin e ekonomisë, të gjithë motorët pastaj ekzistonin.
Por compression nuk është një proces i tillë i thjeshtë dhe i qartë. Për më tepër, çfarë për të arritur shkallë shumë të lartë të compression, nuk ka kuptim, dhe është shumë e vështirë teknikisht.
Së pari: Sa më i lartë shkalla e ngjeshjes - aq më e madhe është goditja e punës së pistonit në cilindër. Rrjedhimisht - shpejtësi më lineare e pistonit në revs të larta. Rrjedhimisht, aq më e madhe është ngarkesa alternative inerciale që vepron në të gjitha elementet e mekanizmit të lidhjes me fiksime. Në të njëjtën kohë, nivelet e presionit në cilindër gjithashtu rriten. Prandaj, motori me një shkallë të lartë të compression dhe goditje të gjatë pune të gjithë elementët dhe pjesët e motorit duhet të rriten forca, i.e. Të trasha dhe të rënda. Kjo është arsyeja pse Diesel nuk është i vogël dhe i lehtë. Prandaj, motorët me naftë të vegjël për motoçikleta nuk janë krijuar për motorët me varkë të pezulluar, aviacionin e lehtë, etj
Së dyti: Raporti më i lartë i compression, aq më i fortë rreziku i shpërthimit me të gjitha pasojat shkatërruese shkatërruese. Vendosja e benzinës me cilësi të ulët thjesht mund të shkatërrojë një motor të tillë. Rreth shpërthimit - lexoni në një artikull të veçantë. Ato. Në një shkallë të caktuar të compression, është e nevojshme të aplikohen benzinë \u200b\u200bgjithnjë e më të shtrenjtë dhe të veçantë ose aditivë të veçantë për të. Në vitet pesëdhjetë - vitet gjashtëdhjetë të linjës kryesore të ndërtimit të motorit, veçanërisht në Shtetet e Bashkuara, ishte për të rritur shkallën e ngjeshjes, e cila shpesh ishte 11-13: 1 deri në fillim të viteve shtatëdhjetë në motorët amerikanë. Megjithatë, ajo kërkoi benzinë \u200b\u200btë përshtatshme me një numër oktan të lartë, i cili në ato vite mund të merrte vetëm duke shtuar një tetretilswin helmuese. Hyrje Në fillim të viteve shtatëdhjetë, standardet mjedisore në shumicën e vendeve çuan në një ndalesë të rritjes dhe madje zvogëlojnë raportin e ngjeshjes në motorët serialë.
Megjithatë, nuk ka kuptim të arrihet në shkallën maksimale të mundshme të compression. Fakti është se efikasiteti termik i motorit po rritet me një rritje në shkallën e ngjeshjes, por jo linearisht, por me një ngadalësim gradual. Nëse, me raportin në rritje të compression nga 5 në 10, ajo rritet 1.265 herë, pastaj nga 10 në 20 - vetëm 1.157 herë. Ato. Pas arritjes së një pragu të caktuar, rritja e mëtejshme e saj nuk ka kuptim, sepse fitimet do të jenë minimale, dhe vështirësitë në rritje janë të mëdha.

* * * Me një analizë të kujdesshme të mundësive të punës së llojeve të ndryshme të motorëve dhe kërko për mënyra për të rritur efikasitetin e tyre, ju mund të gjeni mundësi të ndryshme nga rritja e vazhdueshme në shkallën e ngjeshjes. Dhe ata do të jenë shumë më efikas dhe cilësorë sesa një rritje të lartë në shkallën e ngjeshjes.
Për të filluar, ne do të kuptojmë - dhe çfarë jep veten shkallë të lartë compression. Dhe i jep asaj:
- jep gjatësi të lartë të goditjes së punës, sepse Në motorin e pistonit, gjatësia e goditjes së compression është e barabartë me rrjedhën e gjatësisë së zgjatjes;
- Presion i fortë në akuzën e përzierjes së punës, në të cilën ndodh konvergjenca e oksigjenit dhe molekulave të karburantit. Nga ky proces i djegies është përgatitja më e mirë dhe
Ajo shkon më shpejt.

Në pozitën e parë, komentet e tilla mund të jepen: Në të vërtetë, efikasiteti i motorëve me naftë është kryesisht për shkak të faktit se ata kanë një gjatësi më të madhe të goditjes së punës. Ato. Një rritje në kohëzgjatjen e lëvizjes së zgjerimit në mënyrë të konsiderueshme ndikon më seriozisht në efikasitetin dhe efikasitetin e motorit, sesa rritja e gjatësisë së goditjes së compression. Kjo e bën të mundur heqjen e gazrave të punës nga presioni më shumë përfitim - Gaza punon për lëvizje më të madhe të pistonit. Dhe nëse diametri i pistonit është përafërsisht i barabartë me kohëzgjatjen e goditjes së punës, me "shkallën e ngjeshjes" korresponduese dhe "shkallën e zgjerimit", të cilat janë të lidhura me gjatësinë e lëvizjes së pistonit, atëherë në motorët me naftë ky parametër është dukshëm më të mëdha. Motorë me naftë të ulët klasike kanë një pistoni më të shkurtër se një diametër pistoni me 15-30%. Në motorët e naftës anije, ky ndryshim fiton një madhësi të qarë në përgjithësi. Për shembull, ka një 14-cilindër të madh motor nafte Për një supertanker të prodhuar nga kompania finlandeze Wortsila, një vëllim pune prej 25,480 litra dhe një kapacitet prej 108,920 hp Në 102 rpm, diametri i cilindrit është 960 mm., Kur pistoni është 2500 mm.

Në të njëjtën kohë, ju kujtoj se motorët me naftë të anijeve të tilla punojnë në vaj të papërpunuar, të cilat mund të përballojnë një shkallë shumë të lartë të compression me një përparim të tillë të madh të pistonit.

Por një rritje në shkallën e ngjeshjes ka partitë e saj të pakëndshme - kërkon përdorimin e varieteteve të shtrenjta të benzinës me oktan të lartë, duke rritur peshën e motorit, si dhe fuqinë e konsiderueshme të motorit në procesin e ngjeshjes së fortë.
Le të përpiqemi të kuptojmë nëse nuk do të jetë e mundur të arrijmë një efekt të afërt dhe madje më shumë në ngritjen e kapaciteteve dhe një rritje në efikasitetin e motorit në mënyra të tjera, dmth. Pa një rritje të tepruar në shkallën e ngjeshjes me rritjen e natyrshme negative në një proces të ngjashëm. Rezulton se një mënyrë e tillë është e mundur. Ato. Të gjitha aspektet pozitive nga zgjatja e shkallës së ngjeshjes mund të merren në mënyra të tjera dhe pa të qenësishme në shtrirjen e ngjeshjes së telasheve.

Shqyrtimi i pozitës së parë - Gjatësia e madhe e goditjes së punës. Gjëja kryesore për ekonominë është një gjatësi e madhe e goditjes së punës në mënyrë që të gjitha gazrat që punojnë në presionin maksimal të kalimit në pistoni. Dhe në motorin e pistës, fuqia punëtore është e barabartë me kohëzgjatjen e ngjeshjes së compression. Kjo është disi mendimi është besuar, i cili është më i rëndësishmi - shkalla e ngjeshjes, dhe jo shkalla e zgjerimit. Edhe pse në motor pistoni - këto vlera janë të barabarta. Prandaj, nuk ka shumë kuptim për t'i ndarë ato.

Por në mënyrë ideale - është më mirë të bëhen këto lëvizje të gjata të ndryshme. Meqenëse rritja e compressionit çon në masën e pasojave të pakëndshme, atëherë është bërë e moderuar. Por kursi i zgjerimit, duke iu përgjigjur maksimumit për efikasitet dhe efikasitet, për të bërë më sa më shumë që të jetë e mundur. Por në motorin e pistonit është pothuajse e pamundur (ose është shumë e vështirë për të bërë dhe kompleks motorin e kushin). Por ka shumë skema motorët rrotulluesKjo e bën të mundur zgjidhjen e kësaj dileme pa shumë vështirësi. Ato. Aftësia për motorin që të ketë një shkallë të moderuar të compression dhe në të njëjtën kohë një gjatësi të konsiderueshme të goditjes së punës.

Shqyrtimi i pozitës së dytë - Aktivizimi dhe efikasiteti i lartë i procesit të djegies së karburantit. E tij shpejtësi e lartë dhe plotësi. Ky është një kusht i rëndësishëm për cilësinë dhe efikasitetin e motorit. Por rezulton, shkalla e compression (sigurimi i presionit të lartë) nuk është i vetmi, dhe jo edhe më shumë mënyra më e mirë Arritjet e një rezultati të tillë.

Këtu unë do të lejoj një citat nga libri akademik mbi teorinë e motorëve për universitetet e periudhës sovjetike: " Motorët e makinave", Ed. M.S.Howah. Moska, "Inxhinieri Mekanike", 1967.
Siç mund të shihet nga kuotimi i mësipërm, cilësia dhe shpejtësia e djegies varet më shumë nga temperatura e djegies, dhe në një masë më të vogël në presion. Ato. Nëse është e mundur të sigurohet një temperaturë jashtëzakonisht e lartë e mjedisit të djegies, atëherë plotësia e djegies do të jetë maksimale, dhe nevoja për presion jashtëzakonisht të lartë para procesit të djegies (në shkallën e ngjeshjes) do të zhduket.

Nga të gjitha qasjet teorike të përshkruara më sipër, mund të bëni një përfundim - një motor i fuqishëm i efikasitetit të lartë mund të bëjë pa një compression të lartë, me të gjitha vështirësitë e qenësishme për të. Për ta bërë këtë, në motor, shkalla e zgjerimit duhet të jetë dukshëm më e lartë se raporti i ngjeshjes dhe djegia e ngarkesës së përzierjes së freskët të punës duhet të ndodhë në dhomën e djegies së ndezur kufizohet. Në të njëjtën kohë, në procesin e djegies, presioni dhe temperatura duhet të rriten për shkak të rritjes së tyre natyrore për shkak të energjisë së procesit të djegies. Ato. Dhoma e djegies duhet të mblidhet dhe të mos ndryshojë volumin e saj në procesin e djegies. Rrjedhimisht: rritja e shpejtësisë në vëllimin e dhomës së djegies është me një rënie korresponduese të presionit dhe temperaturës (siç ndodh në motorin e pistës) \u200b\u200bnuk duhet të jetë.
Nga rruga, gjatë djegies së përzierjes së karburantit, presioni në dhomën e bllokuar të djegies së volumit të pandryshuar do të rritet, pra "seri e dytë" (më shumë se 60% e masës së ngarkesës) të pjesës së karburantit do të digjet në Një shkallë shumë e lartë e compression (presioni është rreth 100 ATM.) Presioni i të cilit do të krijohet nga djegia e pjesës së parë të karburantit. Është e nevojshme të dallosh se presioni i përfundimit të taksave të compression edhe në motorët e naftës (këto rekruri të rrymës në efikasitet) nuk bën më shumë se 45-50 ATM.
Por të dyja këto kushte të lartpërmendura në motorin e pistës me një mekanizëm të fiksuar për të vëzhguar dhe për të siguruar që është e pamundur. Prandaj, motorët piston punojnë në shkallë të ngritur compression, me të gjitha vështirësitë që pasuan, dhe nuk mund të kapërcejnë efikasitetin e efikasitetit prej 40% për gati 100 vjet.

Rezultati i këtij artikulli është - Motor shumë efikas fuqi e madhe Me një efikasitet të lartë mund të ketë një raport të moderuar compression nëse ka një kurs zgjerimi, më shumë se një normë compression. Një djegie e përzierjes së punës do të ndodhë në kohën e djegies dhe dhomën jo të ftohur (proces isochhore adiabatic) me temperaturë në rritje dhe presion nga energjia e vetë procesit të djegies.
Si pjesë e idesë së motorit pistoni, është e pamundur të krijohet një dizajn i tillë, por në fushën e motorëve rrotullues, strukturat e tilla janë mjaft realiste. Cili është autori i këtij teksti dhe kjo faqe.

Neni 2-2.

Reflektim në shkallën e compression-2:
Shikoni në histori

01/26/13

Në pjesën e parë të artikullit, unë tregova se një rritje e vazhdueshme në shkallën e ngjeshjes në motorin e pistonit me një mekanizëm të fiksuar, është e vetmja mënyrë për të rritur pak efikasitetin e motorit, ka kufizime të qarta të aftësive të saj. Në shkallët e compression, duke iu afruar në 16, përzierjen e punës me çifte benzine madje numri i oktanit 100 fillon të digjet në mënyrën e shpërthimit, dhe pjesët dhe trupi i motorit po bëhen shumë të rëndë dhe të trashë (të dyja në një motor me naftë) për t'i bërë ballë presionit të shtuar dhe ngarkesave të mëdha inerciale. Por forcat e mëdha të djegies së shpërthimit, madje edhe detaje të tilla të rënda dhe masive janë shkatërruar shumë shpejt.

Por ka mënyra të tjera për të rritur efikasitetin e motorit - kjo është:
A) - një rritje në temperaturën e djegies së përzierjes së punës (temperatura në dhomën e djegies) për të arritur një djegie të plotë dhe të shpejtë të avullit të benzinës. Në të njëjtën kohë qëndron jashtë shuma maksimale Ngrohja I. Trupi punues Ajo do të kthehet në piston më të fortë - i.E. Bëni një punë të mrekullueshme.
Në këtë rrugë, motorët pistoni me një mekanizëm të përbashkët që lidh me fiksim dhe procesi i kombinuar i kombinuar "(takti i 3-të) nuk mund të shkojnë, që nga vaji (muret lubrifikuese të palës kinematike" pistoni - cilindër ") në një temperaturë prej 220 Diplomat tashmë po fillojnë charring dhe pushon të lubrifikojë. Kjo është arsyeja pse cilindri dhe pistoni i motorit duhet të ftohen, dhe kjo çon në një rënie të ndjeshme në efikasitetin termik të motorit.
B) - një rritje në vëllim (shkallë) e zgjerimit të fluorescencës së punës (gjatësia e goditjes së zgjerimit) për një zgjerim të plotë të gazrave të lëngjeve të punës. Kjo do të përdorë plotësisht mbingarkesën e tyre. Në motorët modern pistoni, gazrat po vijnë me një presion prej 5-8 atmosferash, e cila është humbje e konsiderueshme. Dhe kjo është pavarësisht nga fakti se presioni mesatar efektiv i motorrit pistoni është vetëm 10 atmosfera. Rritja e madhësisë së "shkaktarit" të këtij presioni ndërhyn me gjatësinë e ulët të goditjes së punës të motorit pistoni me KSM (mekanizmi i lidhjes me fiksime).
Nëse rritni shkallën e zgjerimit të gazrave të lëngut të punës në motor, atëherë efikasiteti i tij do të rritet ndjeshëm dhe pa nevojën për të rritur raportin e compression.

E para në historinë e motorit me djegie të brendshme është motori Lenoara. 1860

Pra, tema e këtij neni: për të rritur efikasitetin, është e mundur të rritet shkalla e zgjerimit të lëngjeve të punës (gazrat e punës) pa rritur shkallën e ngjeshjes. Kjo duhet të çojë në një rritje të konsiderueshme të performancës së motorit. Le të justifikojmë këtë mundësi në këtë artikull.

Në optimum është e nevojshme që të ketë: raporti i ngjeshjes mund të jetë mjaft i vogël - rreth 3 herë, ai korrespondon me presionin përgjegjës për një përzierje pune të ngjeshur në 4 atmosfera, por shkalla e zgjerimit (gjatësia e vijës së goditjes së punës ) duhet të tejkalojë këtë raport të vogël compression prej përafërsisht 6-8 herë.
Ky formulim i çështjes mund të duket i çuditshëm dhe i paarsyeshëm për të gjithë njohësit e skemave tradicionale të motorrit, të cilat janë mësuar me shkallë të lartë të compression në motorët pistoni. Por ka të bëjë me një gjendje të tillë paradoksale në realitet, një studim i vëmendshëm i dizenjove të motorëve me djegie të brendshme, të cilat u krijuan dhe punonin në pamjen e agimit të motorëve të tillë, i.e. Në epokën e krijimit të DV-ve të parë.

Pra, gabimi i parë që shkon për të ngurtësuar mitin për nevojën për të krijuar një shkallë të lartë të compression në motor është justifikuar nga fakti se motorët e parë të djegies së brendshme, të cilat u krijuan 150 vjet më parë, nuk e shtypën para-punimin Përzierje para se të jetë e vështirë dhe për këtë arsye kishte efikasitet absolutisht të vogël - pothuajse njësoj si makinat e avullit primitive.
Në të vërtetë, së pari motor Djegija e brendshme e dizajnit të Jean Lenoara (patentë 1859) nuk kishte një compression paraprak të përzierjes së punës dhe ka punuar me efikasitetin prej 4%. Vetëm 4% - është si makina me avull të pangopur dhe të rëndë të kohës.
Por mostra e parë e motorit 4-stroke të Nicolaus Otto, e krijuar në vitin 1877, ka punuar me kompresimin paraprak të përzierjes së punës dhe kur puna u tregua nga efikasiteti prej 22 për qind, i cili ishte një arritje fenomenale për atë kohë. Në të njëjtën kohë, shkalla e ngjeshjes dhe shkalla e zgjerimit (si të gjitha aktuale pistoni dvs Me KSM) ai ishte i barabartë me njëri-tjetrin.
Bazuar në këto të dhëna:
- Efikasiteti i motorit Lenoara pa compression - 4%;
- Efikasiteti i motorit OTO me compression - 22%;
Janë bërë konkluzione të thjeshta dhe të qarta - motori që punon me kompresimin paraprak të përzierjes së punës punon në një mënyrë krejtësisht më efikase dhe raporti më i mirë i compression është më i mirë. Ky përfundim për 140 vitet e fundit Kam fituar natyrën e së vërtetës së kryeqytetit dhe 100 vitet e fundit të ndërtesës së motorit shkon përgjatë rrugës së rritjes së vlerës së raportit të compression, i cili sot ka arritur vlerat kufitare.

Por në prezantimin e këtij informacioni, ka një të madhe, por ...
Otto rezulton të jetë i njëjti Nicër përpara se të krijojë motorin e tij të famshëm 4-stroke me compression në 1877, pak më herët - në 1864 ai krijoi, u lirua dhe shitur me sukses qindra shpikje - një motor atmosferik i djegies së brendshme që vepron pa kompresim paraprak. Efikasiteti i këtij motori ishte 15% ... një efikasitet i tillë i lartë nuk i përshtatet teorisë se ngjeshja e fortë paraprake e përzierjes së punës është absolutisht e nevojshme për të arritur tregues të rëndësishëm të efikasitetit të motorit.
Diçka në këtë temë nuk ishte kështu, diçka mungonte për të kuptuar karakteristika shumë të rëndësishme, dhe vendosa të studioja këtë situatë. Dhe këtu për atë përfundime kam ardhur:
-FUSSED Tmerrshëm - i varfër - efikasiteti i motorit Lenoara është marrë sepse ai kishte absolutisht zgjerimi i papranueshëm i vogëlgazrat e punës;
- një efikasitet shumë i denjë në një motor atmosferik 15%, duke punuar pa compression, kishte faktin se ai kishte një shkallë shumë më të madhe të zgjerimitgazrat e punës;
Vërtetë, ky motor Otto kishte një çift rrotullues shumë të keq dhe regjim shumë të pabarabartë të rrotullimit të boshtit kryesor, prandaj, dhe pastaj u rrëzua shpejt nga trafikantët me 4 orë. Por me vlerën e efikasitetit, ai ishte shumë i mirë.

Le të shohim me kujdes dimensionet e organeve punuese të Lenoara dhe të bëjnë disa llogaritje të vrazhdë. Diametri i pistonit - 120 mm dhe goditje pistoni - 100 mm. Përshkrimet e motorit të asaj kohe kanë ruajtur të dhënat se distanca prej përafërsisht gjysma e gjatësisë së linjës së zgjerimit u kthye në thithjen e gazit dhe ajrit. Pastaj valvula e paraqitjes së mbyllur dhe furnizimi me energji elektrike dha një shkëndijë. Ato. Në procesin e zgjerimit, ose më tepër në procesin e kombinuar të "djegur-zgjerimit", kishte më pak w në gjatësinë e goditjes së punës ... shkëndija u vunë zjarr në një përzierje të gazit dhe ajrit, ndodhi një shpërthim, Temperatura dhe presioni i gazrave në cilindër u rritën në mënyrë dramatike dhe presioni i punës me forcën e pistonit ishte më tej. Kulmi maksimal i gazrave të gazrave në piston ishte 5 atmosferë. Por është e nevojshme të kuptohet se përzierja e punës u krijua në kushtet e të gjitha uljes së presionit - sepse pistoni vazhdoi të lëvizë duke krijuar një vakum nën presionin atmosferik ... në kushte të tilla, ishte e mundur të qaseshin vetëm një shumë "të pasur "Përzierje e mbingarkuar me gaz. Prandaj, djegia në këtë mënyrë ishte jashtëzakonisht e paplotë, dhe madje edhe djegia me vështirësi mund të zgjerohej plotësisht - sepse gjatësia e lëvizjes së punës ishte jashtëzakonisht e vogël. Ato. Për piston me një diametër prej 120 mm. Gjatësia e goditjes së punës ishte më pak se 50 mm. Ajo mund të besohet në mënyrë të sigurt se gazrat shkuan presion shumë të lartë në shter, dhe madje edhe si të pezulluara me gaz të ndezur të ndezur. Prandaj, motori i parametrave të tillë kishte një fuqi prej vetëm 0.5 kuaj fuqi Në frekuencën e rrotullimit të boshtit në 120-140 revolucione për minutë. Dhe ne shikojmë në motorin e Lenoara. Ky motor punoi në një cikël me 2 goditje. Në fillim, linjat e pistonit të goditjes së punës tërheqin gazin dhe ajrin e lehtë (përzierja e punës). Pastaj valvula e ushqimit u mbyll. Qiri elektrik dha një shkëndijë - dhe përzierja e punës flashed, dhe gazit të nxehtë me presion të përforcuar ishte duke e shtyrë pistonin më tej. Pastaj, në kursin e kundërt, pistoni shtyu produktet e djegies nga cilindri, dhe pastaj gjithçka u përsërit përsëri.
Ato. Në një orë pune - në "linjat e zgjerimit" - tre flukse pune u kombinuan:
- hyrja e përzierjes së punës;
- djegia e përzierjes së punës;
- Zgjerimi i trupit punues;

Prodhim- Motori Lenoara kishte një efikasitet të tillë të ulët dhe një fuqi të tillë të ulët kryesisht për shkak të gjatësisë shumë të vogël të lëvizjes së punës (kur gazrat e punës thjesht nuk kishin mundësi të punonin) dhe një organizim shumë joefikas të flukseve të punës, kur më së shumti Përzierja e pasur e punës u montua në një presion të dukshëm atmosferik më të ulët në kushtet e zgjerimit aktiv të volumit. Ato. Ky motor u pasua si një motor që vepron me një zgjerim paraprak (vakum) të përzierjes së punës ....

Tjetra, ne e konsiderojmë skemën e funksionimit të një motor tjetër, i cili operonte pa kompresim paraprak të përzierjes së punës, por kishte një efikasitet prej 15%. Ky është një mostër e motorit atmosferik të vitit 1864. Ishte një motor shumë i pazakontë. Në kinematikën e tij, ai dukej diçka krejtësisht e shëmtuar dhe jo e përshtatshme për punë, por me një skemë kinematike "CORED", ai veproi në një skemë shumë racionale për organizimin e flukseve të punës dhe për këtë arsye kishte një efikasitet prej 15%.
Cilindri i këtij motori u vendos vertikalisht dhe pistoni i motorit po lëvizte. Në të njëjtën kohë, nuk kishte CSM në këtë motor, dhe pistoni kishte një hekurudhë shumë të gjatë të drejtuar, të cilën ai hyri në dhëmbë në angazhim me veshje dhe e rrotulloi atë.

Sample atmosferike Otto Sample 1864. Në të djathtë në foto është një pistoni me një hekurudhë të gjatë, e cila jep një ide të gjatësisë së goditjes së punës. Në të njëjtën kohë, kur përzierja e punës u shpërtheu nën pistonin, dhe pistoni menjëherë hoqi lart - atëherë pajisja u rrotullua në një të ftohtë, për një mekanizëm të veçantë të shkëputur atë nga volanti i makinës. Pastaj, kur pistoni dhe hekurudha arritën pikën më të madhe, dhe presioni i gazrave të punës në pistoni ndaloi të vepronte, pistoni dhe binarët nën peshën e tyre filluan rrugën. Në këtë pikë, pajisja u bashkua me boshtin e volanit, dhe filloi punën e punës. Kështu, motori ka vepruar me pulses hov dhe kishte një rast shumë të keq të një momenti mbajtës. Motori gjithashtu kishte fuqi të ulët, pasi forca krijoi vetëm peshën e pistonit dhe binarëve (dmth. Fuqinë e gravitetit), si dhe presionin e ajrit atmosferik, kur gazrat e ftohur dhe ngritën pistonin në cilindër ishte shkarkuar. Kjo është arsyeja pse motori u quajt atmosferik, për presion atmosferik u përpunua në të me forcën e gravitetit.

Por në këtë dizajn të motorit, flukset e punës ishin jashtëzakonisht të organizuara mirë.
Konsideroni se si rrjedhjet e punës janë organizuar dhe operuar në këtë motor.
Fillimisht, mekanizmi i veçantë ngriti pistonin në 1/10 të lartësisë së cilindrit, me rezultatin që nën piston u formua një hapësirë \u200b\u200bnë rënie dhe absorbimi i përzierjes së ajrit dhe gazit ishte mjaftuar. Tjetra, pistoni u ndal. Përzierja u përplas me një flakë të hapur përmes një tubi të veçantë. Kur shpërthimi i gazit të karburantit, presioni nën piston po kërcen deri në 4 atm. Ky veprim hodhi pistonin, vëllimi i gazit në cilindër u rrit dhe presioni ra nën të, pasi vëllimi i brendshëm i pistonit nuk kishte lidhje me atmosferën dhe u mbyllën në këtë moment të mbyllur. Kur hedhim një shpërthim pistoni, një mekanizëm i veçantë shkëputi një raft nga boshti. Pistoni fillimisht nën presionin e gazit, dhe pastaj inercia u rrit derisa nuk kishte vakum të rëndësishëm. Në këtë rast, lëvizja e punës doli të jetë gjatësia maksimale dhe vazhdoi derisa të gjithë energjia e karburantit të djegur (në formën e mbingarkesës së trupit të punës) nuk kalonte plotësisht në ngritjen e pistonit. Vini re se shfaqja e fotografisë së motorit - gjatësia e goditjes së punës (lartësia e cilindrit) është vazhdimisht 6-8 herë diametri i pistonit. Kjo gjatësi ishte lëvizja e tij e punës. Ndërsa në motorët modern pistoni, diametri i pistonit është përafërsisht i barabartë me operatorin. Vetëm në motorët me naftë - këto kampione moderne të ekonomisë - një goditje pune rreth 20-30 për qind më e madhe se diametri i cilindrit. Dhe këtu - më shumë në 6 ose edhe 8 herë ....
Më tej, pistoni nxitoi dhe goditja e punës së pistonit nën ngarkesën e peshës së saj filloi dhe nën veprimin e presionit atmosferik. Pasi presioni është i ngjeshur në cilindrin e gazit në rrugën e pistonit poshtë arritur atmosferik, valvula e shkarkimit u hap, dhe gazrat e shkarkimit e zhvendosën pistonin. E gjithë kjo kohë, një raft i gjatë i dhëmbëzuar e shtrembëroi pajisjen, e lidhur me boshtin me një volant. Kështu është kryer fuqia e motorit. Pas kthimit të pistonit fund Trajektoret e lëvizjes Gjithçka u përsërit përsëri - mekanizmi i veçantë e ngriti pa probleme dhe thithja e pjesëve të freskëta të përzierjes së punës ndodhi.

Ka një veçori tjetër - që luajti në rritjen e dukshme të efikasitetit. Këto karakteristika nuk ishin në motorin Lenoara, nuk ka atë në motorët moderne 2 dhe 4-stroke. Në një skemë të tillë të pazakontë motorike, për shkak të zgjerimit maksimal të efikasitetit të nxehtë të efikasitetit të këtij motori, ishte dukshëm më i lartë se Efikasiteti i motorit Lenoar dhe për këtë arsye arriti në 15%. Përveç kësaj, ndezja e përzierjes së punës në motorin atmosferik Otto ndodhi në presionin atmosferik, ndërsa në motorin Lenoara, ky proces ka ndodhur në kushtet e një vakumi në rritje, i.e. Në kushtet e rritjes së rënies së forcave presionore kur presioni ishte dukshëm më pak atmosferik.
Është gjithashtu e nevojshme të FAWID se sipas një diagrami skematik pranë diagramit të këtij motori sot, koperët po punojnë - dizel-hammers. Vërtetë, furnizimi dhe ndezja e karburantit në to është rregulluar ndryshe, por koncepti i përgjithshëm i lëvizjes së organit të punës është i njëjtë.

Në motorin atmosferik Otto, në kohën e prodhimit të përzierjes së punës, pistoni qëndronte në vend, dhe me djegien e pjesëve të para të karburantit në vëllimin e djegies, u krijua presioni në rritje, i.e. Pjesë të karburantit, të cilët u dogjën në radhë të dytë, në radhën e tretë dhe të mëvonshme - ata u dogjën në kushte të presionit në rritje, I.E. Kompresimi i përzierjes së punës ishte për shkak të rritjes së presionit nga shpërthimi dhe përzgjedhja e nxehtësisë e pjesëve të para të ngarkesës së djegies. Në këtë rast, inercia e presionit nga lart në gazin e gazit të djegur - pistoni, presioni i gjatë hekurudhor dhe atmosferik, krijoi një rezistencë të fortë ndaj pulsit të parë të lëvizjes lart, gjë që çoi në një rritje të dukshme në presion në gazin e djegur mjedis. Ato. Në motorin atmosferik Otto, djegia e përzierjes së punës ka ndodhur në kushtet e një kompresioni të mprehtë të vëllimit kryesor të jo ende duke filluar të djegë pjesën e ngarkesës së djegshme të gazit. Megjithëse ngjeshja paraprake e pistonit dhe nuk ishte. Është kjo që shfaqet gjatë djegies së ngarkesës së përzierjes së punës kompresimin aktual të një vlere të konsiderueshme të pjesës më të madhe të avullit të karburantit (së bashku me fuqinë punëtore të gjatësisë) dhe ka luajtur një efikasitet të konsiderueshëm të mostrës së motorit atmosferik e vitit 1864.

Por motorët modern pistoni, si motori Lenoara 150 vjet më parë, janë të detyruar të presin për ngarkesën e freskët të përzierjes së punës dhe kushtet e një vëllimi të zgjeruar ashpër, kur pistoni (dhe lëvizja e saj shumë e fuqishme shufra dhe bosht me gunga) larg nga fundi i cilindrit dhe zgjeron volumin e "Dhomës së Djegjes". Për referencë - shpejtësia e lëvizjes së pistonit në motorët modernë është 10-20 metra për sekondë, dhe shpejtësia e përhapjes së frontit të flakës në ngarkesën shumë të ngjeshur të avullit të karburantit është 20-35 metra për sekondë. Por në motorët modernë për të eliminuar këtë pozitë të pakëndshme, është e mundur të përpiqeni të djegni ngarkesën e përzierjes së punës "herët" - i.e. Para se të arrinte një pistoni lëvizës në vijën e përfundimit të taktit të mëparshëm Pikë e vdekur (NTC), ose në pozitë afër kësaj pike. Por në motorin Lenoara ishte e pamundur, pasi pas arritjes së pistonit, NMT filloi procesin e thithjes së pjesëve të freskëta të gazit dhe ajrit të djegshëm, dhe ndezësi i tij është i mundur vetëm në kushtet e një vëllimi të madh në rritje të "Dhomës së Djegjes" dhe një presion të mprehtë të presionit në pjesën e freskët të përzierjes së punës nën atmosferën. Kjo është arsyeja pse motori Lenoara dhe kishte efikasitet kaq të ulët.

Mund të supozohet se nëse motori atmosferik i Otto kishte shkëndijë ndezje elektrike (si një motor më i hershëm i Lenoara), atëherë efikasiteti i saj mund të qaseshin mjaft 20%. Fakti është se kur injorimi i ngarkesës së përzierjes së punës në cilindër me një flakë të hapur përmes një tubi të veçantë kur shpërthimi, disa nga ngarkesat e djegies fluturojnë në atmosferë përmes këtij tubi dhe ishte humbje e dukshme ... nëse humbjet e tilla ishin në gjendje të përjashtonin, atëherë efikasiteti i këtij motori do të ishte padyshim më i lartë.
Por Otto nuk kishte njohuri në fushën e inxhinierisë elektrike (si Lenoir), kështu që ai instaloi një sistem të tillë të ndezjes primitive dhe të reduktuar në motorin e tij atmosferik.

Konkluzionet nga ky nen janë si më poshtë:

1) - Opinion i vendosur mbi mundësinë e arritjes së motorit jashtëzakonisht të lartë të efikasitetit kryesisht për shkak të maksimumit shkallë e mundshme para-compression Përzierje pune Të drejtë vetëm për harton e motorëve pistoni Ku cilindri po lëviz me shpejtësi nga "fundi" në anën e boshtit të boshtit (për shkak të makinës së detyruar nga boshti) me një shpejtësi të madhe zgjeron vëllimin e "dhomës së djegies" dhe zvogëlon presionin e nxehtësisë (dhe djegia) e ngarkesës së përzierjes së punës. Në motorin pistoni të Lenoara, duke punuar pa kompresim paraprak të përzierjes së punës, kjo mungesë e motorëve pistoni u shfaq veçanërisht me shkëlqim. E cila çoi në efikasitetin e saj jashtëzakonisht të ulët.
Në motorët moderne të të gjitha llojeve për të eliminuar këtë disavantazh të veçantë "gjenerik" në organizimin e flukseve të punës, përdoret si një shkallë jashtëzakonisht e lartë e compression paraprakisht - pikërisht në mënyrë që të detyrojë ngarkesën e freskët të përzierjes së punës për të djegur në presione të mjaftueshme dhe Temperaturat (pavarësisht rritjes së shpejtësisë së lartë të volumit të dhomës së djegies dhe rënies së presionit përkatës në këtë dhomë), e cila është një çelës për djegien e plotë të ngarkesës së përzierjes së punës dhe krijimin e një orendi pune të lartë dhe temperaturë të lartë .
2) - Në historinë e teknologjisë, ekzistojnë dizajne të skemave të tjera kinematike dhe një mënyrë tjetër të organizimit të flukseve të punës, ku edhe pa kompresim paraprak të fortë të një ngarkese të freskët të përzierjes së punës, ju mund të arrini vlera të mira të efikasitetit edhe me një dizajn shumë primitiv. Një shembull është motori atmosferik Otto e mostrës së vitit 1864, me një efikasitet prej 15%.
3) - Ju mund të krijoni një motor me djegie të brendshme shumë efikase, në të cilën proceset e djegies së ngarkesës së freskët të përzierjes së punës dhe krijimi i një organi punues të parametrave të lartë do të ndodhin nga ngjeshja natyrore e ngarkesës së djegies për shkak të forcave të djegies Nën kushtet e dhomës së djegies së volumit të pandryshuar. Për më tepër, procesi i para-compression në vlera të larta (në 20-30 atmosferë), që është karakteristikë e motorëve modernë pistoni, kërkon kostot e një sasi të konsiderueshme të energjisë së motorit dhe përdorimin e pjesëve masive, të rënda dhe të rënda.
Në të njëjtën kohë, kontributi kryesor në arritjen e efikasitetit të lartë do të bëjë parametri i madh Vëllimi i zgjerimit (goditje e gjatë pune), e cila do të jetë dukshëm më e madhe se compression.

Ky është një motor i tillë, duke mos kërkuar kompresimin paraprak të kushtueshëm dhe të vështirë të ngarkesës së freskët të një përzierjeje pune me vlerë të lartë, autori i këtij neni po krijon aktualisht. Në këtë motor, para-compression do të kryhet në vlera të ulëta, dhe kompresioni kryesor i akuzës së përzierjes së punës në dhomën e djegies së vëllimit të vazhdueshëm do të ndodhë për shkak të forcave të fazës së parë të vetë djegies. Në mënyrë ideale, do të jetë djegia e shpërthimit: një blic është një shpërthim. Tjetra, organi punues i presionit të lartë do të zgjerohet deri në fund të aftësive të saj në sektorin e zgjerimit të vëllimit të madh.

Efektiv konsumi specifik Karburant

Motori i efikasitetit mekanik

Fuqia efektive e N E e zhvilluar nga motori është gjithmonë më pak se fuqia e saj treguese n unë, pasi një pjesë e këtij të fundit është shpenzuar për tejkalimin e humbjeve mekanike dhe në makinë supercharger. Sa më i vogël humbjet mekanike në motor, respektivisht, shumica e fuqisë treguese mund të transmetohen në boshtin motorik.

Motori i efikasitetit mekanik (η m) e quajtur raporti i fuqisë efikase të motorit për tregues:

Nga kjo formulë, ne mund të shprehim energji efektive përmes fuqisë treguese dhe mekanike me të. P. D. Si vijon: ne \u003d η m n i .

Nga formulat e mësipërme, mund të shihet se efikasiteti mekanik është një akt që është fuqia efektive e motorit nga treguesi. Për të gjetur fuqinë efikase të motorit, fuqia e treguesit të saj n unë shumëzohet me një efikasitet mekanik η M.

Për motorët pa një supercharger, madhësia e mekanikës me. P. D. është rreth 0.85 ÷ 0.90. Kjo do të thotë se tejkalimi i humbjeve mekanike në motor është shpenzuar nga 10 në 15 për qind të fuqisë së treguesit të saj. Për motorët që kanë një makinë mekanike nga këndvështrimi, një pjesë e konsiderueshme e fuqisë treguese është shpenzuar edhe në rotacionin e Supercharger. Si rezultat, efikasiteti mekanik i motorëve të tillë merret në përputhje me rrethanat më pak dhe është një mesatare prej rreth 0.70 ÷ 0.90.

Për një motor Ash-62ir që ka një superchargues me presion të ulët, madhësia e efikasitetit mekanik është 0.80 ÷ 0.90.

Konsumi i efektshëm i karburantit efikas (C e) ose, shkurtuar, konsumi efikas i karburantit është konsumi i karburantit për njësi të kohës (me h), i referuar një njësie të fuqisë efikase (n e) të zhvilluar nga motori.

Nëse motori zhvillon fuqinë efektive të NE dhe konsumon për njësi të kohës me karburantet H, pastaj konsumin e saj efektiv me e.do të jetë: E vërtetë= Me H.· N e.

Konsumi efektiv specifik tregon se sa karburant në orë duhet të konsumohen nga motori për zhvillimin e një njësie të energjisë (një kuaj fuqi). Në motorin AC-62ir, konsumi efektiv i karburantit varet nga modaliteti i operacionit dhe është 200 ÷ 300 g / hp · C..

Shkalla e përdorimit të nxehtësisë hyri në motorin e karburantit për të marrë operacion efikas karakterizohet nga efektivisht. P. D.

Efikasitet efektiv (η e), quhet raporti i nxehtësisë i transformuar nga motori në operacion efikas (l e), për të ngrohur nga karburanti në motor (q).

Kështu, efektive për të. P. D. merr parasysh të gjitha humbjet e energjisë në motor dhe e karakterizon atë në përgjithësi si makinë ngrohëse dhe si një sistem mekanizmash.

Në motorët pistoni modern të avionëve, vlera η është 0.2 ÷ 0.3. Kjo do të thotë se vetëm 20 ÷ 30% e karburantit të konsumuar përdoret për të krijuar fuqi të dobishme, 70 ÷ 80% e mbetur është e humbur në mënyrë të pakthyeshme. Për Motor Ash-62ir ηe0.20.

Puna e kryer nga motori është:

Për herë të parë ky proces u konsiderua nga inxhinieri francez dhe shkencëtarët N. L. S. Karno në 1824 në librin "Reflektime mbi forcën lëvizëse të zjarrit dhe për makinat që mund të zhvillojnë këtë fuqi".

Qëllimi i hulumtimit të Carno ishte për të gjetur shkaqet e papërsosmërisë së automjeteve termike të asaj kohe (ata kishin një efikasitet prej ≤ 5%) dhe kërkimin për shtigjet e tyre të përmirësimit.

Cikli Carno është më efektive nga të gjitha të jetë e mundur. Efikasiteti i tij është maksimumi.

Shifra tregon ciklet e procesit termodinamik. Në procesin e zgjerimit izotermal (1-2) në temperatura T. 1 , puna kryhet për shkak të ndryshimit të energjisë së brendshme të ngrohësit, i.e., për shkak të notës së sasisë së nxehtësisë Q.:

A. 12 = Q. 1 ,

Gazi i ftohjes në frontin e ngjeshjes (3-4) ndodh kur zgjerimi adiabatik (2-3). Ndryshim në energjinë e brendshme Δu. 23 me proces adiabatic ( Q \u003d 0.) Konvertuar plotësisht në punën mekanike:

A. 23 \u003d -Δu. 23 ,

Temperatura e gazit si rezultat i skuqjes adiabatic (2-3) zvogëlohet në temperaturën e frigoriferit T. 2 < T. 1 . Në proces (3-4), gazi isotermisht i ngjeshur, duke transferuar sasinë e nxehtësisë në frigorifer Q 2.:

Një 34 \u003d Q 2,

Cikli përfundon me procesin e ngjeshjes adiabatike (4-1), në të cilën gazi nxehet deri në temperaturë T 1.

Vlera maksimale e efikasitetit të motorëve termikë që veprojnë në gazin ideal, përgjatë ciklit të karikatorit:

.

Thelbi i formulës shprehet në provuar Nga. Teorema Carno. Fakti që efikasiteti i çdo motori termik nuk mund të kalojë efikasitetin e ciklit të karikaturës të kryer në të njëjtën temperaturë ngrohës dhe frigorifer.