85 Механические потери и механический кпд автомобильного двс.

Механические потери двигателя

Если мощность, снимаемую с коленчатого вала, сравнить по величине с мощностью, развиваемую газами в цилиндре, то окажется, что первая меньше второй. Это уменьшение индикаторной мощности обусловлено механическими потерями.

Механические потери индикаторной мощности складываются из следующих потерь:

Потери мощности на трение (Nт) составляют большую часть всех механических потерь. Главным образом эти потери приходятся на следующие пары:

поршень и поршневые кольца — стенки цилиндра;

шейки коленчатого и распределительного валов — подшипники скольжения;

поршневой палец — бобышки поршня и верхняя головка шатуна;

стержень клапана — втулка.

Потери на трение увеличиваются с ростом нагрузки на двигатель, увеличением частоты вращения коленчатого вала, при грубой обработке поверхности сопряженных деталей, неоправданном увеличении их размеров, применении некачественных масел, нарушении нормальной работы смазочной системы и системы охлаждения, ухудшении технического состояния двигателя.

Потери мощности на совершение насосных ходов поршнем (Nнас) (или насосные потери). Для того чтобы всосать свежий заряд в цилиндр и вытолкнуть отработанные газы, необходимо затратить энергию. Поэтому для выполнения этой работы от полученной индикаторной мощности будет использована какая-то ее часть. Величина этих потерь определяется величиной сопротивления впускных и выпускных трубопроводов, которая растет с увеличением частоты вращения коленчатого вала, или степенью прикрытия дроссельной заслонки.На величину насосных потерь также влияют размеры и конструкция деталей, участвующих в газообмене, и их техническое состояние.

Потери мощности на привод вспомогательных механизмов (Nпр). К вспомогательным механизмам относятся жидкостной, масляный и топливный насосы, генератор, прерыватель-распределитель, вентилятор. Данный вид потерь зависит от конструкции этих агрегатов, их размеров и технического состояния. Потери мощности на механический привод нагнетателя (Nк). Имеется в виду механический привод компрессора в двигателях с наддувом, сюда не относятся двигатели с турбонаддувом, так как у них для привода компрессора используется кинетическая энергия отработавших газов, уже вне цилиндра. Так как механический привод нагнетателя воздуха или компрессора применяется довольно редко, а затраты мощности на него значительны, этот вид потерь выделен отдельно.

Гидравлические потери мощности (Nг) учитывают затрату мощности на преодоление сопротивления движению деталей кривошипно-шатунного механизма в картерном пространстве.

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.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.