Двигатель внутреннего сгорания

26.07.2014 / 30.03.2019   •   59864 / 12425

Выявить резервы форсирования двигателя можно с привлечением формулы для расчета эффективной мощности, кВт: где — среднее эффективное давление, МПа; — рабочий объем цилиндра, дм³; i — количество цилиндров двигателя; n — частота вращения КВ, 1/мин; — тактность двигателя (для 2-х тактных =2, для 4-х тактных =4) * * * * *

Рабочий объем цилиндра равен =**S / 4, очевидно, что увеличение диаметра цилиндра D оказывает на повышение мощности большее влияние, чем такое же увеличение хода поршня S. * * * * *

Мощность двигателя с наддувом в значительной мере пропорциональна давлению наддува. Это позволяет ориентировочно оценить значение мощности, получаемое при наддуве двигателя, по формуле: Pek=Pe*(pka/p0), где, Pek— мощность двигателя с наддувом; Pe — мощность двигателя без наддува; pka — абсолютное давление наддува; p0— атмосферное давление. * * * * *

Формула геометрической степени сжатия, , где — рабочий объем цилиндра; — объем камеры сгорания. т.е. геометрическая степень сжатия представляет собой отношение полного объема над поршнем (при положении поршня в НМТ) к объему над поршнем при положении его в ВМТ. * * * * *

Определить значение эффективной степени сжатия приближенно можно по формуле , гдеk — показатель адиабаты (численное значение равно 1,41). Формула дает удовлетворительные результаты при допущении, что температура в конце процесса сжатия у двигателя с наддувом и без наддува одинаковая. Очевидно, что обеспечения бездетонационного сгорания при увеличении наддува геометрическую степень сжатия необходимо уменьшать. Например, если двигатель без наддува имеет степень сжатия 10, то в случае наддува его при давлении pka = 1,3 бар следует геометрическую степень сжатия уменьшить до 8,3 бар, а в случае наддува при давлении pka= 1,8 бар — до относительно низкого значения 6,6. Важным фактором, позволяющим повысить степень сжатия без риска возникновения детонационного сгорания, является охлаждение наддувочного воздуха. * * * * *

Из теории ДВС известно, что мощность двигателя ( ) определяется следующим выражением: где низшая теплота сгорания топлива, — количества воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания данного топлива,, i — тактность двигателя (4 или 2) и число цилиндров, — рабочий объем цилиндра, — коэффицент избытка воздуха,,,- соответственно, коэффицент наполнения, индикаторный и механический к. п.д., — плотность наддувочного воздуха, n — частота вращения коленчатого вала, К — константа. Анализ этого выражения показывает, что мощность двигателя можно увеличить, увеличивая число оборотов i — при сохранении размеров цилиндра, или увеличивая рабочий объем цилиндра , т.е. его размеры, или увеличивая частоту вращения коленчатого вала n, или создавая вместо четырехтактного двигателя двухтактный, т.е. меняя , или применяя эти методы совместно. Однако очевидно, что в этом случае меняется конструкция двигателя, меняются масса и габариты двигателя. * * * * *

Количество свежего воздуха, всасываемого двигателя с наддувом, равно ,где n — в 1/с. Количество воздуха, идущего на продувку, определяется с использованием характеристик проходных сечений впускных и выпускных органов. Если температура однозначно зависит от давления (через КПД компрессора или благодаря применению охладителю наддувочного воздуха), то при постоянном противодавлении на выпуске двигателя имеется только одна линия расхода. Если у двигателя, не имеющего охладителя наддувочного воздуха, температура , соответствующая определенному давлению наддува, понижается (например, из-за повышения КПД компрессора, т.е. уменьшения показателя политропы n), то объемный V и массовый расход воздуха через двигатель увеличатся. Однако влияние КПД компрессора на объемный расход воздуха невелико: * * * * *

Количество расхода масла вашего двигателя можно подсчитать следующим способом: Залитое количество масла (см³) — Слитое количество масла (г) : 0,86 г/см³ Километраж при сливе — километраж при заливке масла * * * * *

Полная сила — F = Fw-D-R, где D-сила аэродинамического сопротивления, R-сила сопротивления качению, Fw-тяговое усилие * * * * *

Сила аеродинамического сопротивления D=0,5 Cx p(Po)SV², где Cx-коэфф. динамического сопротивления, p(Po)-Плотность воздуха, S-площадь лобового сечения * * * * *

Сила сопротивления качению R = KrV = 1,03V, где Kr-коэфф.трения качения колеса * * * * *

Тяговое усилие Fw = TeGn / (d/2), где Те-крутящий момент двигателя, G-главная пара, Gn-произведение передаточных чисел главной пары и включенной Передачи, d-диаметр колеса * * * * *

Скорость вращения колеса W = 60V/πd, где V-скорость движения авто, d-диаметр колеса * * * * *

Скорость вращения вала двигателя E = WGn, где W-скорость вращения колеса, Gn-произведение передаточных чисел главной пары и вкл. передачи * * * * *

Вычисление Октанового числа смеси: За 100% принимается не процент базового бензина, не процент присадки, а объем готовой смеси. Вычислить процентное отношение базового бензина к присадке. Знать ОЧ как базового бензина так и присадки. Желательно знать Octane sensitivity — Чувствительность Октанового числа, т.е. разницу между Исследовательским методом и Моторным. Чем она меньше — тем лучше для спортивных моторов и для ДВС в общем. Следовать несложной формуле ( ОЧПрисадки× %СодержаниеПрисадки)+(ОЧБазы× %содержаниебазы) ОЧ= ———————————————————————————————————————————— 100 Пример: Имеем 7 литров 92-го бензина с АЗС, и 3 литра 113 бензина купленного не на АЗС. Каково ОЧ смеси (математ.)? Общее количество смеси 10 литров. % Базового бензина составляет 70% с октановым числом 92 (Ну поверим ГОСТу, просто так, хотя рекомендую считать не 92, а 90 по РОН, вернее будет Процент присадки составляет 30% с октановым числом 113 по РОН. (Исследовательский метод, экстраполяция шкалы УИТ-85) Применяем формулу. Получаем ОЧ смеси 98.30 (Если верим ГОСТ и считаем 92 как 92ОЧ, а не как 90) * * * * *

Объем, образующийся дополнительно в цилиндре при перемещении поршня от ВМТ к НМТ называется рабочим объемом цилиндра. Он обозначается VR и равен площади цилиндра умноженной на ход поршня. * * * * *

Полным объемом цилиндра является объем над поршнем, когда он расположен в НМТ. Он обозначается Va и равен сумме объемов камеры сжатия и рабочего. Va=Vc+Vr * * * * *

Степень сжатия Е называют отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия. (сгорания) Е=  __Va____ Vc Степень сжатия показывает во сколько раз изменяется объем цилиндра при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. Она оказывает большое значение на экономичность работы и мощность двигателя. * * * * *

Геометрическая степень сжатия вычисляется по следущей формуле E=(Vh+Vc)/Vc, где Vh это рабочий объем цилиндра, а Vc это объем камеры сгорания, определяемый количеством масла, залитого в свечное отверстие. * * * * *

Существуют различные системы измерения мощности двигателя, не всегда сравнимые напрямую, хотя есть четкие взаимосвязи между отдельными единицами измерения. Киловатт (кВт) 1 кВт = 1,35962 л.с. = 1,34102 hp Лошадиная сила (л.с.) 1 hp = 1,0139 л.с. Лошадиная сила США (hp) 1 л.с. = 0,9862 hp Давно и прочно вошел в обиход киловатт, но мощность определяют по разным стандартам и испытательным инструкциям по испытаниям. Есть несколько контор, разработавших свои методы измерения. От отдельных методов уже отказались. DIN Германский институт стандартизации ECE Европейская экономическая комиссия ООН, ЕЭК ООН EG Европейское экономическое сообщество, EЭC ISO Международная организация по стандартизации, ИСО JIS Японский промышленный стандарт SAE Общество инженеров автомобильной промышленности (США) В теории мощность двигателя (Р) рассчитывают из крутящего момента двигателя (М д) и частоты вращения двигателя (n): P = М д· n Крутящий момент двигателя (М д) выражается через силу (F), которая действует на плечо рычага (l): P= F·l·n

Предлагаем услуги:

Где Вы предпочитаете обслуживать двигатель?

На специализированной СТО

На фирменной СТО

По рекомендации

Где дешевле

Несложные работы — сам

Обслуживаю полностью сам

Все про мощность двигателя и крутящий момент — журнал За рулем

LADA

УАЗ

Kia

Hyundai

Renault

Toyota

Volkswagen

Skoda

Nissan

ГАЗ

BMW

Mercedes-Benz

Mitsubishi

Mazda

Ford

Все марки

Mожет ли крутящий момент существовать при нулевой мощности? Способна ли коробка передач увеличить мощность? Как распределена мощность между ведущими колесами, когда заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге? На эти и другие каверзные вопросы по физике процесса предлагают ответить Михаил Колодочкин и Эдуард Коноп. Проверим себя?

Gonschiki MRW_zr 11_15

Материалы по теме

Все о дифференциалах: крутящий момент истины

Мощность — это работа, совершаемая за единицу времени. Можно сказать, что мощность — это скорость выполнения работы. Например, трактор за секунду накосит больше сена, чем газонокосилка. Основная единица измерения мощности — ватт (Вт). Численно она характеризует собой работу в один джоуль (Дж), совершенную за одну секунду. Распространенная внесистемная единица — лошадиная сила, равная 0,736 кВт. Для примера: мощность двигателя 170 кВт соответствует 231,2 л.с.

А что такое крутящий момент? Со школы помним про силу, помноженную на плечо, — измеряется в ньютон-метрах (Н·м). Смысл очень простой: если момент, приложенный к колесу радиусом 0,5 м, составляет, скажем, 2000 Н·м, то толкать наш автомобиль будет сила в 4000 Н (с округлением — 400 кгс). Чем больше момент, тем энергичнее мотор тащит машину.

Связь между этими двумя основными параметрами неразрывная: мощность — это крутящий момент, умноженный на угловую скорость (грубо говоря, обороты) вала. А может ли существовать крутящий момент при нулевой мощности? Способна ли коробка передач увеличить мощность?

Tires_1600

Оцените уровень своих знаний — ответьте на вопросы. Это не так просто, как кажется на первый взгляд. Исходные условия: разного рода потери, например на трение, не учитываем, а нагрузки на колёса и условия сцепления шин с покрытием считаем одинаковыми, если не оговорено иное.

1. Автомобиль в глубокой колее сел на брюхо: ведущие колеса вертятся, не касаясь земли. Водитель упрямо газует. Какую полезную мощность может при этом выдать двигатель?

А — паспортную;

Б — в зависимости от оборотов;

В — нулевую;

Г — в зависимости от включенной передачи.

Правильный ответ: В. Автомобиль не движется, мотор не совершает полезной работы. Значит, и полезная мощность равна нулю.

2. Заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге. Как распределена мощность между ведущими колесами?

А — поровну;

Б — обратно пропорционально частоте вращения каждого из колес;

В — в зависимости от сил сцепления с покрытием;

Г — прямо пропорционально частоте вращения каждого из колес.

Правильный ответ: В.  При блокированном дифференциале ведущие колеса вращаются с одинаковой скоростью, но моменты на них не выравниваются — они зависят только от сцепления с дорогой. Следовательно, реализуемые колесами мощности тоже определяются силами сцепления с покрытием.

колесо

3. На что влияет мощность мотора?

А — на динамику разгона;

Б — на максимальную скорость;

В — на эластичность;

Г — на все перечисленные параметры.

Правильный ответ: Г. Часто полагают, что машину тащит исключительно крутящий момент. Но поставщиком крутящего момента является мотор. Если тот перестанет снабжать колеса энергией, то все динамические параметры будут равны нулю. Например, резко тронуться на повышенной передаче не удастся: при низких оборотах просто не хватит мощности. А она-то и определяет запас энергии, которую способен выдать двигатель. И влияет на все перечисленные параметры.

Тест: что надо знать про мощность и крутящий момент в автомобиле

Mожет ли крутящий момент существовать при нулевой мощности? Способна ли коробка передач увеличить мощность? Как распределена мощность между ведущими колесами, когда заднеприводный автомобиль с блокированным дифференциалом движется по плохой дороге? На эти и другие каверзные вопросы по физике процесса предлагают ответить Михаил Колодочкин и Эдуард Коноп. Проверим себя?

Тест: что надо знать про мощность и крутящий момент в автомобиле

Наше новое видео

Арго и Атлант — горячие новинки российской сборки

Мешает ли грязь или снег распознавать номера машин?

3 самых обсуждаемых поста в наших соцсетях в 2022-м

Понравилась заметка? Подпишись и будешь всегда в курсе!

За рулем в Дзен

Новости smi2.ru

Двигатели внутреннего сгорания

You are here: Home / Industrial Applications / Двигатели внутреннего сгорания

Gulf Coast Green Energy (GCGE) – первая компания, вырабатывающая электроэнергию с помощью двигателя внутреннего сгорания. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) больше не нуждаются в капитальных затратах на радиатор, поскольку генератор Power+ ^TM охлаждает двигатель, используя тепло для выработки электроэнергии на месте. Другими словами, Power+ Generator ^TM  становится радиатором… с окупаемостью. Для Cat 3516 это может снизить CapX на целых 75 000 долларов. Возможности улавливания отработанного тепла таких двигателей ошеломляют и предоставляют возможности как для повышения эффективности производства, так и для экономии затрат для самых разных проектов двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Ниже приведен список возможных различных сценариев ICE, в которых может быть установлено оборудование для утилизации тепла в качестве экономически эффективного решения для производства дешевой электроэнергии:

• газификаторы
• биомасса
• Полигон Метан
• газовые компрессоры
• насосные генераторные установки
• комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ)

Мы объединились с компанией по производству компрессоров природного газа в Южном Техасе, чтобы компенсировать энергию, используемую для нагнетательной скважины на месторождении газовых скважин. Мы используем отработанное тепло, доступное в охлаждающей воде рубашки двигателя, которая охлаждает двигатель. Мы фактически охлаждаем двигатель достаточно, чтобы обойти радиатор. Это реальное преимущество в летнее время для многих газокомпрессорных компаний в США, которым трудно охлаждать свои двигатели летом. Наша техническая команда впервые применила метод улавливания охлаждающей воды двигателя. Мы также производим энергию из выхлопных газов, которые просто уходят в атмосферу.

В настоящее время в Техасе и с армией США в Оклахоме разрабатываются дополнительные проекты по выработке электроэнергии из метана. Мы будем топить котел в обоих местах газом метаном, а горячая вода будет использоваться для выработки электроэнергии с помощью нашего генератора-утилизатора. Мы являемся отраслевыми партнерами программы EPA по распространению метана на свалках вместе со многими частными и муниципальными владельцами свалок. Так же, как и в случае с газовым компрессорным двигателем, мы вырабатываем электроэнергию на полигонных генераторных установках из охлаждающей воды рубашки охлаждения и выхлопных газов.

 

Вот как генератор Power+ ^TM  превращается в радиатор…. с окупаемостью:

• Отключение двигателя от системы охлаждения увеличивает чистую мощность вала двигателя на 5,4%
• Добавить генератор Power+ ^TM  Выходная мощность от выхлопа + JW + газовое охлаждение = чистый прирост л.с. – 9,0 + 7,7% = 16,7%

Генератор Power+ ^TM Охлаждение Эффект обеспечивает дополнительную мощность двигателя за счет:

• Снижение нагрузки на охлаждение водяного контура рубашки охлаждения (JW) на 70–100 %, что также снижает температуру низкотемпературного радиатора промежуточного охладителя, увеличивая плотность наддувочного воздуха и эффективную мощность двигателя.
Эффект охлаждения
• ORC на JW и снижение температуры промежуточного охладителя могут значительно уменьшить снижение мощности двигателя в условиях высокой температуры окружающей среды.

Двигатели внутреннего сгорания по сравнению с газовыми турбинами

Использование газовых турбин для выработки электроэнергии восходит к 19 году39. Сегодня газовые турбины являются одной из наиболее широко используемых технологий производства электроэнергии. Газовые турбины представляют собой тип двигателя внутреннего сгорания (ВС), в котором при сжигании воздушно-топливной смеси образуются горячие газы, которые вращают турбину для производства энергии. Именно производство горячего газа во время сгорания топлива, а не само топливо дает название газовым турбинам. Газовые турбины могут использовать различные виды топлива, включая природный газ, мазут и синтетическое топливо. В газовых турбинах сгорание происходит постоянно, в отличие от поршневых двигателей внутреннего сгорания, в которых сгорание происходит периодически.

Двигатели внутреннего сгорания — это хорошо известная технология, используемая в автомобилях, грузовиках, строительной технике, судовых силовых установках и источниках резервного питания. Двигатели внутреннего сгорания используют расширение горячих газов для толкания поршня внутри цилиндра, преобразуя линейное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала для выработки мощности. Поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) характеризуются типом сгорания: с искровым зажиганием (SG) или с воспламенением от сжатия, также известные как дизельные.

 

1. Время запуска

 

Электростанции, которые могут быть отправлены в считанные минуты, являются важными активами для балансировки нагрузки электрической системы и поддержания надежности сети. Технология генерации влияет на время, необходимое электростанции для запуска и достижения полной нагрузки. В то время как запуск газовых турбин с комбинированным циклом может занять более 30 минут, электростанции с двигателями внутреннего сгорания могут запуститься и достичь полной нагрузки менее чем за 10 минут, что обеспечивает гибкость и возможность быстрого запуска.

2. Преимущества модульности

Забудьте о расхожем мнении, что «чем больше, тем лучше» — молекулярность конструкции силовой установки повышает гибкость и надежность. Электростанции с двигателями внутреннего сгорания, состоящие из нескольких энергоблоков, дополняют возобновляемые источники энергии без ущерба для эффективности. И в отличие от больших газовых турбин с комбинированным циклом, электростанции с двигателями внутреннего сгорания имеют широкий диапазон изменения нагрузки, что делает их идеально подходящими для приложений с распределенной энергией.

3. Эффективность и гибкость при частичной нагрузке

Производительность электростанций при частичной нагрузке стала важным эксплуатационным фактором для электрических сетей по всему миру. В этом техническом сравнении исследуется диапазон выходной мощности и КПД при частичной нагрузке двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин

4. КПД и рентабельность импульсной нагрузки

Электростанции, работающие на природном газе, являются наиболее быстро реагирующими и гибкими энергетическими активами на рынках электроэнергии. . Электростанции, работающие на природном газе, являются управляемыми и могут ежедневно регулировать нагрузку, увеличивая и уменьшая спрос и балансируя прерывистое производство возобновляемых источников энергии. Для кратковременной импульсной нагрузки, необходимой для балансировки солнечной и ветровой мощности, газовые турбины нерентабельны

5.  Снижение номинальных характеристик из-за условий окружающей среды

Растущая потребность в гибком питании во всем мире, часто в суровых климатических условиях, делает работу электростанции в различных условиях важным фактором при выборе технологии. Поскольку двигатели внутреннего сгорания менее чувствительны к температуре и влажности

6. Скорость изменения скорости

Гибкость электростанции признана жизненно важным инструментом для управления колебаниями электрических нагрузок и предоставления услуг по поддержке сети. Одним из показателей этой гибкости является скорость линейного изменения мощности — скорость, с которой электростанция может увеличивать или уменьшать выходную мощность 9.0051 т.

7. Топливная гибкость

Электростанции, способные надежно работать на различных видах газообразного или жидкого топлива, обеспечивают энергетическую безопасность в случае перебоев с поставками топлива. Многотопливные двигатели с двигателем внутреннего сгорания могут мгновенно переключаться между видами топлива, сохраняя при этом полную мощность и высокую эффективность. Эта гибкость обеспечивает ключевое преимущество по сравнению с газовыми турбинами, которые имеют меньшую доступность и производительность при работе на жидком топливе. Благодаря гибкости топлива газопоршневые электростанции могут удовлетворять растущие потребности в диспетчеризации и оперативно реагировать на изменения доступности топлива.

8. Потребление воды

Электроэнергия представляет собой один из крупнейших видов использования воды в мире. В 2010 году использование воды для производства энергии составило 583 миллиарда кубометров — 15% мирового водозабора. В некоторых странах на энергетический сектор приходится даже высокий процент забора воды. В США, например, более 40% забора пресной воды приходится на теплоэлектроэнергию. Вода используется при добыче и переработке ископаемого топлива, для производства гидроэлектроэнергии, а также для охлаждения тепловых электростанций и систем контроля выбросов.