Mechanická účinnos motora
Autor: eMKa Slovensko <emkask@lanosclub.com>,
Téma: TECHNIKA,
Vydáno dne: 09. 10. 2004
Mechanická účinnos motora
Definujte mechanickú účinnos motora a
stredný stratový tlak, uveďte vzahy medzi indikovanými a uitočnými hodnotami.
Účinnos je veobecne definovaná ako pomer výstupu
k vstupu skúmaného systému, stroja, prvku a pod. a vyjadruje stupeň
kvality alebo efektivitu procesov, ktoré v nich prebiehajú. Pri
skúmaní spažovacích motorov rozliujeme dve skupiny účinností.
Energetické, ktorými sa vyhodnocuje kvalita premeny energie v
motore, čie horenie zmesi, premena získaného tepla na teoretickú
hodnotu práce a jej transformáciu na mechanickú prácu na výstupnom
hriadeli, a ostatné, ktoré posudzujú lokálne alebo pecifické
procesy v jednotlivých systémoch motora.
Chemická účinnos predstavuje stupeň dokonalosti spálenia paliva privedeného do
motora. Je definovaná ako pomer tepla privedeného do obehu Qp k
teplu, ktoré je obsiahnuté v privedenom palive Qch.
Teplo Qp privedené do obehu môeme vyjadri ako rozdiel tepla privedeného v
palive Qch a tepelných strát, vzniknutých nedokonalým spažovaním a potom nadobudne vzah v tvare
Ak namiesto tepla pre jeden obeh vyjadríme ten istý vzah pre 1 kg paliva, teda pomocou
výhrevností, bude účinnos kde Hns tepelné straty vzniknuté
nedokonalým spálením 1 kg paliva, Hd dolná výhrevnos paliva.
Tepelné straty sa určia z rozdielu výhrevností a
privedeného tepla kde Hp znamená skutočné teplo privedené do obehu po spálení 1 kg paliva.
Tepelná účinnos je pomer tepla
spotrebovaného na prácu ideálneho, respektíve teoretického obehu k teplu privádzanému do obehu.
kde Qt je teplo spotrebované na prácu ideálneho, respektíve teoretického obehu,
Qp teplo privedené do obehu,
Qo teplo odvedené z obehu.
Indikovaná účinnos je pomer tepla spotrebovaného na
indikovanú prácu Qt k teplu privedenému v palive Qch. Zároveň je
to súčin horeuvedených účinností, čie chemickej, tepelnej a stupňa plnosti diagramu
Iný spôsob vyjadrenia pomocou výkonu a spotreby
kde Pi indikovaný výkon spažovacieho motora,
Mps hmotnostná časová spotreba paliva,
mpi merná indikovaná hmotnostná spotreba paliva,
Hd dolná výhrevnos paliva.
Hodnoty ηi sa dosahujú: v záihových motoroch 0,25 0,38
vo vznetových mootroch 0,38 0,5.
Mechanická účinnos je pomer tepla spotrebovaného na uitočnú prácu Qe k
teplu spotrebovanému na indikovanú prácu Qi.a analogicky pomocou
výkonov
,
kde Pe je efektívny výkon
Pi je indikovaný
výkon.
Respektíve sa dá vyjadri
, alebo .
Na tomto
obrázku vidie, e mechanická účinnos ηm klesá s rastúcimi otáčkami
motora, lebo sa zväčuje stratový výkon. Naopak, pri kontantných
otáčkach sa účinnos zväčuje so stúpajúcim výkonom, pretoe odpory
rastú so zaaením motora pomalie ako výkon.
Indikovaná
účinnos je pomer tepla spotrebovaného na indikovanú prácu Qi k
teplu privedenému v palive Qch . Zároveň je to súčin účinností,
čie chemickej, tepelnej a stupňa plnosti diagramu
Kde Pi
indikovaný výkon spažovacieho motora
Mps hmotnostná časová
spotreba paliva
mpi merná indikovaná hmotnostná spotreba
paliva
Hd - dolná výhrevnos paliva
Hodnoty ηi sú v
záihových motoroch 0,25 0,38 a vo vznetových motoroch 0,38
0,5.
Efektívna účinnos zohžadňuje vetky tepelné straty v
spažovacom motore. Je zadefinovaná ako pomer tepla spotrebovaného na
uitočnú prácu k teplu privedenému v palive do spažovacieho motora.
Jej hodnoty sa pohybujú v rozsahu pre záihové
motory 0,25 0,3 , pre vznetové motory
0,3 0,45 a pre
spažovacie turbíny 0,15 0,20.
Stredný stratový tlak je
vežkos stratového výkonu spažovacieho motora a v sebe zahrňuje
jednak odpory proti pohybu súčastí motora, jednak príkony pomocných
zariadení spažovacieho motora nevyhnutných pre jeho činnos,
napríklad:
- zariadenie pre dopravu paliva a prípravu zmesi,
-
rozvodový mechanizmus,
- zariadenie chladiaceho systému,
-
zariadenie mazacieho systému,
- zariadenie elektrickej výzbroje
motora,
- zariadenie preplňovacieho systému,
- riadiace a
regulačné systémy.
Tieto straty sú vyjadrené aj pomocou
mechanickej účinnosti, ktorá je pomerom efektívneho a indikovaného
výkonu
,
Kde Pss je stredný stratový tlak,
As je stratová
práca jedného obehu,
Vz je zdvihový objem válca.
Vnútorné
straty mootra spôsobuje trenie pohybujúcich sa častí motora, odpory
pomocných mechanizmov a hydraulické odpory. Označujeme ich ako
mechanické straty. Napríklad efektívny výkon
kde Pz je
stratový výkon.
Analogicky so strednýmindikovaným tlakom sa
zavádza pojem stredný stratový tlak Pz, ktorý mono definova ako
fiktívny stály tlak, pôsobiaci proti pohybu piesta, a ktorý vyvolá
rovnakú prácu počas jedného zdvihu, ako je stratová práca za celý
pracovný obeh.
Jeho hodnotasa zisuje na hotových motoroch
viacerými spôsobmi. Pre niektoré motory sú uvedené v závislosti od
strednej rýchlosti piesta Cs hodnoty stredného stratového tlaku.
Potom platí aj pre stratový výkon.
Z rovnice pre efektívny
výkon mono ďalej odvodi
kde ηm je mechanická účinnos
motora
Na obrázku je priebeh mechanickej účinnosti
benzínového a naftového motora pri plnom zaaení. Z kriviek
vyplýva, e pri obidvoch motoroch sa mechanická účinnos s
narastaním otáčok zmenuje, a e naftový motor má niiu mechanickú
účinnos ako benzínový motor. Hodnoty ηm pre benzínové motory sú ,
pre naftové motory . Pri prepĺňaných motoroch a pri dvojtaktných
motoroch sa dosahujú vyie hodnoty.
S klesajúcim zaaením
motorv sa mechanická účinnos výrazne zmenuje, a pri vožnobehu je
nulová.
Ostatné efektívne parametre:
- stredný efektívny tlak
- efektívny výkon
- efektívny moment motora
- celková
efektívna účinnos
- efektívna merná spotreba paliva