Кпд двс бензин: КПД двигателя внутреннего сгорания. Сколько приблизительно равен, а также мощность в процентах

КПД двигателя внутреннего сгорания означает значение соотношение двух величин: мощность, подающаяся в процессе функционирования мотора на коленчатый вал к мощности, которая получается поршнем посредством давления газов, образовавшихся при воспламенении топлива. Проще говоря, это преобразование тепловой или термической энергии, которая образуется при сгорании топливной смеси (бензин и воздух) в механическую.
На эффективность КПД двигателя влияют совокупность различных механических потерь, возникающих на разных стадиях функционирования, а также движение отдельных деталей двигателя, вызывающих трение. Эти детали вызывают наибольшие потери, составляющие примерно 70 % от их общего количества. К ним частям относятся поршни, поршневые кольца, подшипники. Помимо этого, потери возникают от функционирования таких механизмов, как магнето, насосы и пр. , которые могут достигать до 20%. Наименьшую часть потерь составляют сопротивления, возникающие в процессе впуска/выпуска в топливной системе.

Видео.

КПД дизельного двигателя представляет собой отношение мощности, которая подается на коленчатый вал, к мощности, получаемой поршнем благодаря давлению газов, образующихся при воспламенении используемого топлива.

То есть эта величина является той энергией, которая преобразовывается из тепловой или термической энергии в механическую величину.

Бензиновые двигатели обладают принудительным зажиганием воздушно-топливной смеси искрой свечи.

Сравнение КПД двигателей – бензин и дизель

Если сравнить КПД дизельного и бензинового моторов – эффективнее из них, конечно, дизель, причина в следующем:

1. Бензиновый агрегат преобразует лишь 25 % энергии в механическую, в то же время дизельный до 40%.
2. Дизельный двигатель, оснащенный турбонаддувом, достигнет 50-53% КПД, а это уже существенно.

Так в чем заключается эффективность дизельного мотора? Все очень просто – не смотря на практически идентичный тип работы (оба мотора являются ДВС) дизель функционирует намного эффективнее. Топливо у него воспламеняется совсем по другому принципу, а также у него большее сжатие. Дизель меньше нагревается, соответственно, происходит экономия на охлаждении, так же у него меньше клапанов (значительная экономия на трении). Кроме этого, у такого агрегата нет свечей, катушек, а значит, нет и энергетических затрат от генератора. Функционирует дизельный двигатель с меньшими оборотами (коленвал не приходится раскручивать). Все это его делает чемпионом по КПД.

Тест по теме

1. /10
   Вопрос 1 из 10

   Какой из перечисленных двигателей не является тепловым?

   Начать тест

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

• Диана Руслановна

  6/10

• Каспанов Александр

  7/10

• Алекс Свояков

  8/10

КПД дизельного двигателя – заметная эффективность

Показатель КПД для разных двигателей отличается и зависит от некоторых факторов. Бензиновые агрегаты имеют относительно низкий КПД, поскольку для них характерно большое количество тепловых и механических потерь, образующихся в процессе функционирования силовой установки данного типа.

Второй фактор – трение, возникающее в результате взаимодействия сопряженных деталей. Дополнительные потери вызваны работой других систем, механизмов и навесного оборудования и т.д.

Если сравнить дизельный мотор и бензиновый, то КПД дизеля значительно превышает КПД бензиновой установки. Бензиновые моторы имеют КПД в пределах 25% от количества полученной энергии. Иными словами, из потраченных в процессе функционирования мотора двигателя 10 л бензина только 3 л израсходованы на выполнение полезной для системы работы. Остальная часть энергии, образовавшаяся от сгорания бензина, разошлась на различные потери.

Что касается КПД дизельного агрегата атмосферного, то этот показатель достаточно высокий и составляет до 40%. Установка современного турбокомпрессора позволяет эту отметку увеличить до внушительных 50%. Современные системы топливного впрыска, установленные на дизельных ДВС, в совокупности с турбиной позволяют добиться КПД даже 55%.

Такая существенная разница в производительности конструктивно похожих дизельных и бензиновых ДВС обусловлена рядом факторов, к ним относятся:

• Вид топлива.
• Способ образования топливно-воздушной смеси.
• Реализация воспламенения заряда.

Агрегаты, работающие на бензине, более оборотистые, чем дизельные, но имеют более существенные потери, которые вызваны расходом энергии на тепло. Соответственно, полезная энергия бензина менее эффективно преобразуется в полноценную механическую работу, в то же время большая доля рассеивается системой охлаждения.

Мощность и крутящий момент

Когда показатели рабочего объема одинаковые, мощность атмосферного бензинового двигателя выше, но достигается только при более высоких оборотах. Агрегат нужно сильнее «крутить», при этом потери возрастают, соответственно увеличивается расход топлива. Кроме этого, стоит упомянуть крутящий момент, под воздействием которого повышается сила, которая передается от двигателя на колеса и способствует движению автомобиля. Бензиновые двигатели выходят на максимальный уровень крутящего момента лишь высоких оборотах.

Атмосферный дизель с такими же параметрами достигает пика крутящего момента лишь при низких оборотах. Это способствует меньшему расходу топлива, необходимого для выполнения работы, в результате чего, КПД более высокий и топливо расходуется экономнее.

В равнении с бензином, дизельное топливо образует больше тепла, так как температура сгорания дизтоплива значительно выше, что способствует более высокой детонационной стойкости. Получается, у дизельного мотора полезная работа, произведенная на конкретном количестве топлива гораздо больше.

Идеальная тепловая машина: цикл Карно

Давайте еще чуть-чуть пофантазируем: какая она — идеальная тепловая машина. Кажется, что это та, у которой КПД равен 100%.

На самом деле понятие «идеальная тепловая машина» уже существует. Это тепловая машина, у которой в качестве рабочего тела взят идеальный газ. Такая тепловая машина работает по циклу Карно. Зависимость давления от объема в этом цикле выглядит следующим образом

А КПД для цикла Карно можно найти через температуры нагревателя и холодильника.

Энергетическая ценность солярки и бензина

В состав солярки входит больше тяжелых углеводородов, нежели в бензин. Меньший КПД такого мотора сравнительно с дизельным агрегатом обусловлен энергетической составляющей бензина и способом его сгорания. При сгорании равного количества бензина и солярки большее количество тепла характерно для бензина. Тепло в дизельном агрегате более полноценно преобразуется в механическую энергию. Соответственно, при сжигании равного количества топлива за определенное количество времени именно дизельный мотор выполнит больше работы.

Помимо этого, нужно учитывать особенности впрыска и условия, способствующие качественному сгоранию смеси. В дизельный агрегат топливо поступает отдельно от воздуха и впрыскивается напрямую цилиндр в конце сжатия, минуя впускной коллектор. Результатом этого процесса становится температура, более высокая, чем у бензинового мотора и максимальное сгорание топливно-воздушной смеси.

Типы систем питания

Карбюраторный вариант предполагает смешивание воздуха и бензина во впускном трубопроводе карбюратора. В последнее время выпуск таких вариантов двигателей существенно снижается из-за несущественной экономичности подобных двигателей, их несоответствия экологическим нормам современности.

В вариантах впрысковых двигателей подача топлива происходит с помощью одного инжектора (форсунки) в центральный трубопровод.

В случае распределительного впрыска топливо попадает внутрь двигателя несколькими инжекторами. В таком случае увеличивается максимальная мощность, что существенно увеличивает КПД дизельного двигателя.

При этом снижаются расходы бензина и токсичность обработанных газов за счет фиксированной дозировки топлива электронными системами управления автомобильным двигателем.

Рассуждая над тем, каков КПД современного дизельного двигателя, необходимо знать о системе впрыска бензиновой смеси в камеру хранения. Если подача топлива осуществляется порциями, это гарантирует работу двигателя на обедненных смесях, что помогает снижать расход топлива, уменьшать выброс в атмосферу вредных газов.

Подробнее о потерях

Если сравнивать бензиновый и дизельный и ДВС, можно сказать что КПД бензинового мотора находится на более низком уровне – в пределах 20-25 %. Это обусловлено рядом причин. Если, к примеру, взять поступающее в ДВС топливо и «перевести» его в проценты, то получится как бы «100% энергии», которая передается мотору, а дальше, потери КПД:

1. Топливная эффективность. Далеко не все потребляемое топливо сгорает, его большая часть уходит с отработанными газами. Потери на этом уровне составляют до 25% КПД. Сегодня, конечно, топливные системы усовершенствуются, появился инжектор, но и это не решает проблему на 100%.
2. Второе – это тепловые потери. Часть тепла уходит из ДВС с выхлопными газами, кроме этого, мотор прогревает себя и ряд других элементов: свой корпус, жидкость в ДВС, радиатор. На все это приходится еще в пределах 35%.
3. Третье, на что расходуется КПД – это механические потери. К ним относятся составляющие силового агрегата, где есть трение: шатуны, кольца, всякого рода поршни и т.д. Также сюда можно отнести потери, обусловленные нагрузкой от генератора, к примеру, чем больше электричества он вырабатывает, тем сильнее он притормаживает вращение коленвала. Конечно, различные смазки для ДВС играют свою роль, но все-таки полностью проблему трения они не решают, а это еще дополнительные потери до 20 % КПД.

Таким образом, в остатке КПД не более 20%. Сегодня существует бензиновые варианты, у которых показатель КПД несколько увеличен – до 25%, но, к сожалению, их не так много. К примеру, если автомобиль расходует 10 л топлива на 100 км, то всего лишь 2 л уйдут на работу двигателя, а все остальные – это потери.

Конечно, есть вариант увеличить мощность за счет расточки головки, но к нему прибегают довольно редко, поскольку это вносит определенные изменения в конструкцию ДВС.

Конструкторы постоянно стремятся увеличить КПД как бензинового, так и дизельного агрегатов. Увеличение количества выпускных/впускных клапанов, управление топливным впрыском (электронное), дроссельная заслонка, активное использование систем изменения фаз газораспределения и другие эффективные решения позволяют значительно повысить КПД. Конечно, в большей степени это относится к дизельным установкам.

С помощью таких усовершенствований современный дизель способен практически полностью сжечь дизтопливо в цилиндре, выдав максимальный показатель крутящего момента. Именно низкие обороты означают незначительные потери во время трения и возникающее в результате этого сопротивление. По этой причине дизельный двигатель является одним из производительных и экономичных, КПД которого довольно часто превышает отметку в 50%.

Применение.

Поршневые двигатели, благодаря своему мощностному диапазону, (1 ватт – 75 000 кВт) обрели большую популярность не только в автомобилестроении, но и авиастроении и судостроении. Они также используются для привода боевой, сельскохозяйственной и строительной техники, электрогенераторов, водяных насосов, бензопил и прочих машин, как мобильных так и стационарных.

Смотрите также:

• Volkswagen New Beetle
• Opel Ascona A
• Daewoo Lanos
• История дорожного знака
• BMW E65-E66
• Безвоздушные шины
• BMW Z8

КПД двигателя внутреннего сгорания — autodoc24.ru

Наверное, каждый задавался вопросом о КПД (Коэффициенте Полезного Действия) двигателя внутреннего сгорания. Ведь чем выше этот показатель, тем эффективнее работает силовой агрегат. Самым эффективным на данный момент времени считается электрический тип, его КПД может достигать до 90 – 95 %, а вот у моторов внутреннего сгорания, будь то дизель или бензин он мягко сказать, далек от идеала …

ОГЛАВЛЕНИЕ СТАТЬИ

Если честно, то современные варианты моторов намного эффективнее своих собратьев, которые были выпущены лет так 10 назад, и причин этому масса. Сами подумайте раньше вариант 1,6 литра, выдавал всего 60 – 70 л.с. А сейчас это значение может достигать 130 – 150 л.с. Это кропотливая работа над увеличением КПД, в который каждый «шажок» дается методом проб и ошибок. Однако давайте начнем с определения.

КПД двигателя внутреннего сгорания – это значение отношения двух величин, мощности которая подается на коленчатый вал двигателя к мощности получаемой поршнем, за счет давления газов, которые образовались путем воспламенения топлива.

Если сказать простым языком, то это преобразование термической или тепловой энергии, которая появляется при сгорании топливной смеси (воздух и бензин) в механическую. Нужно отметить что такое уже бывало, например у паровых силовых установок — также топливо под воздействием температуры толкало поршни агрегатов. Однако там установки были в разы больше, да и само топливо было твердое (обычно уголь или дрова), что затрудняло его перевозку и эксплуатацию, постоянно нужно было «поддавать» в печь лопатами. Моторы внутреннего сгорания намного компактнее и легче «паровых», да и топливо намного проще хранить и перевозить.

Если забегать вперед, то можно уверенно сказать что КПД бензинового двигателя находится в пределах от 20 до 25 %. И на это много причин. Если взять поступающее топливо и пересчитать его на проценты, то мы как бы получаем «100% энергии», которая передается двигателю, а дальше пошли потери:

1) Топливная эффективность. Не все топливо сгорает, небольшая его часть уходит с отработанными газами, на этом уровне мы уже теряем до 25% КПД. Конечно, сейчас топливные системы улучшаются, появился инжектор, но и он далек от идеала.

2) Второе это тепловые потери. Двигатель прогревает себя и множество других элементов, такие как радиаторы, свой корпус, жидкость которая в нем циркулирует. Также часть тепла уходит с выхлопными газами. На все это еще до 35% потери КПД.

3) Третье это механические потери. НА всякого рода поршни, шатуны, кольца – все места, где есть трение. Сюда можно отнести и потери от нагрузки генератора, например чем больше электричества вырабатывает генератор, тем сильнее он тормозит вращение коленвала. Конечно, смазки также шагнули вперед, но опять же полностью трение еще никому не удалось победить – потери еще 20 %

Таким образом, в сухом остатке, КПД равняется около 20%! Конечно из бензиновых вариантов есть выделяющиеся варианты, у которых этот показатель увеличен до 25%, но их не так много.

ТО есть если ваш автомобиль расходует топлива 10 литров на 100 км, то из них всего 2 литра уйдут непосредственно на работу, а остальные это потери!

Конечно можно увеличить мощность, например за счет расточки головки, смотрим небольшое видео.

Если вспомнить формулу то получается:

Теперь хочу поговорить о бензиновом и дизельном вариантах, и выяснить кто же из них наиболее эффективный.

Если сказать простыми, языком и не лезть в дебри технических терминов то – если сравнить два КПД бензинового и дизельного агрегатов – эффективнее из них, конечно же дизель и вот почему:

1) Бензиновый двигатель преобразует только 25 % энергии в механическую, а вот дизельный около 40%.

2) Если оснастить дизельный тип турбонаддувом, то можно достигнуть КПД в 50-53%, а это очень существенно.

Так почему он так эффективен? Все просто — не смотря на схожей тип работы (и тот и другой являются агрегатами внутреннего сгорания) дизель выполняет свою работу намного эффективнее. У него большее сжатие, да и топливо воспламеняется от другого принципа. Он меньше нагревается, а значит происходит экономия на охлаждении, у него меньше клапанов (экономия на трении), также у него нет, привычных нам, катушек зажигания и свечей, а значит не требуется дополнительные энергетические затраты от генератора. Работает он с меньшими оборотами, не нужно бешено раскручивать коленвал — все это делает дизельный вариант чемпионом по КПД.

ИЗ более высокого значения коэффициента полезного действия – следует и топливная эффективность. Так, например двигатель 1,6 литра может расходовать по городу всего 3 – 5 литров, в отличие от бензинового типа, где расход 7 – 12 литров. У дизеля намного больше крутящий момент, сам двигатель зачастую компактнее и легче, а так же в последнее время и экологичнее. Все эти положительные моменты, достигаются благодаря большему значению степени сжатия, есть прямая зависимость КПД и сжатия, смотрим небольшую табличку.

Однако не смотря на все плюсы у него также много и минусов.

Как становится понятно, КПД двигателя внутреннего сгорания далек от идеала, поэтому будущее однозначно за электрическими вариантами – осталось только найти эффективные аккумуляторы, которые не боятся мороза и долго держат заряд.

На этом заканчиваю, читайте наш АВТОБЛОГ.

(47 голосов, средний: 3,77 из 5)

Среди множества характеристик различных механизмов в автомобиле решающее значение имеет КПД двигателя внутреннего сгорания. Для того чтобы выяснить суть этого понятия, необходимо точно знать, что представляет собой классический двигатель внутреннего сгорания.

КПД двигателя внутреннего сгорания – что это такое?

В первую очередь, мотор преобразует тепловую энергию, возникающую при сгорании топлива, в определенное количество механической работы. В отличие от паровых машин, эти двигатели более легкие и компактные. Они гораздо экономичнее и потребляют строго определенное жидкое и газообразное топливо. Таким образом, КПД современных двигателей рассчитывается на основании их технических характеристик и прочих показателей.

КПД (коэффициент полезного действия) представляет собой отношение фактически передаваемой мощности на вал двигателя к мощности, получаемой поршнем за счет действия газов. Если провести сравнение КПД двигателей различной мощности, то можно установить, что это значение для каждого из них имеет свои особенности.

Эффективный КПД двигателя зависит от различных механических потерь на разных стадиях работы. На потери влияет движение отдельных частей мотора и возникающее при этом трение. Это поршни, поршневые кольца и различные подшипники. Эти детали вызывают наибольшую величину потерь, составляющие примерно 65 % от их общего количества. Кроме того, потери возникают от действия таких механизмов, как насосы, магнето и прочие, которые могут дойти до 18 %. Незначительную часть потерь составляют сопротивления, возникающие в топливной системе во время процесса впуска и выпуска.

Больше всего КПД снижается из-за тепловых потерь. Силовая установка прогревает все элементы системы, включая охлаждающую жидкость, радиатор охлаждения и отопителя, вместе с этим теряется тепло. Часть теряется вместе с выхлопными газами. В среднем на тепловые потери приходится до 35% от КПД, а на топливной эффективности ещё 25%. Ещё около 20% занимают механические потери, т.е. на элементы, создающие трение (поршни, кольца и т. д.). Снизить трение помогают качественные моторные масла, но полностью исключить этот фактор невозможно.

Учитывая низкий КПД двигателя можно представить потери более наглядно, например, на количестве топлива. При среднем расходе топлива 10 литров на сто километров пробега на прохождение этого участка уходит лишь 2-3 литра топлива, остальное потери. У дизеля потери меньше, как и к ДВС с газобаллонным оборудованием. Если вопрос высокого КПД двигателя принципиален, то есть на варианты с коэффициентом 90%, но это электромобили и авто с двигателем гибридного типа. Как правило, их стоимость несколько выше и из-за специфики эксплуатации (нужна регулярная подзарядка и ограничен запах хода) такие машины в нашей стране пока редкость.

Сравнение КПД двигателей – бензин и дизель

Если сравнивать между собой КПД бензинового и дизельного двигателя, то следует отметить, что первый из них недостаточно эффективен и преобразует в полезное действие всего 25-30 % произведенной энергии. Например, КПД стандартного дизеля достигает 40 %, а применение турбонаддува и промежуточного охлаждения повышает это значение до 50 %.

Оба двигателя, несмотря на схожесть конструкции, имеют различные виды смесеобразования. Поэтому поршни карбюраторного мотора работают при более высоких температурах, требующих качественного охлаждения. Из-за этого тепловая энергия, которая могла бы превратиться в механическую, рассеивается без всякой пользы, понижая общее значение КПД.

КПД дизельного двигателя – заметная эффективность

Дизель является одной из разновидностей двигателей внутреннего сгорания, в котором воспламенение рабочей смеси производится в результате сжатия. Поэтому давление воздуха в цилиндре намного выше, чем у бензинового двигателя. Сравнивая КПД дизельного двигателя с КПД других конструкций, можно отметить его наиболее высокую эффективность.

При наличии низких оборотов и большого рабочего объема показатель КПД может превысить 50 %.

Следует обратить внимание на сравнительно небольшой расход дизельного топлива и низкое содержание вредных веществ в отработанных газах. Таким образом, значение коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания полностью зависит от его типа и конструкции. Во многих автомобилях низкий КПД перекрывается различными усовершенствованиями, позволяющими улучшить общие технические характеристики.

Эта общепризнанная аббревиатура расшифровывается просто – коэффициент полезного действия. Но что такое КПД двигателя легкового автомобиля знает не каждый водитель? Возможно ему это и ненужно, а знать нужно всё!

Что представляет собой КПД

Теперь немного о том, что же представляет собой КПД, и от чего зависит. По классическому определению это соотношение выполненной работы и затраченной для этого энергии. Определяется в процентном соотношении. Чем выше процент коэффициента полезных действий, тем эффективнее работает двигатель. Правда, даже современные автомобили не могут похвастаться достаточно высокими показателями КПД.

Сегодня считается нормальным, если уровень полезной работы ДВС машины находится в пределах 20 – 60%. Для сравнения – использование электрических двигателей дает возможность получать КПД на уровне 95%. Потеря эффективности возникает от различных внутренних и внешних факторов, воздействующих на двигатель,когда он эксплуатируется.

В частности к таким можно отнести потерю энергию через «вымывание» тепла, неэффективно подготовленная воздушная смесь, что в дальнейшем становится причиной ее неполного сгорания, затраты энергии на преодоление трения, потеря тепла в процессе отвода сгоревших газов. Суммарно такие потери могут достигать до 60 – 80% от изначально получаемой энергии.

Конечно, такой подход приводит к нецелевому использованию топлива, низкой мощности, быстрому изнашиванию деталей отдельного типа, необходимости выполнения более частых профилактических осмотров и ремонтов. Здесь важным моментом является необходимость использования качественных деталей. Ведь в процессе работы двигателя все его части постоянно находятся в повышенном напряжении. И малейший изъян одной из его частей может стать причиной выхода из строя всего агрегата.

Особенности КПД двигателя в автомобиле

Нужно также понимать, что КПД двигателей, работающих на бензине намного ниже таких же моторов, которые работают на дизтопливе. Отличительной особенностью этих видов топлива является использование дополнительных зажигательных элементов (в случае с бензином), либо же подача готовой топливной смеси в заранее подготовленную камеру со сжатым воздухом, где такое топливо самостоятельно воспламеняется.

Отдельно важно остановиться и на качестве самого топлива. Ведь неполное сгорание топлива может стать причиной потери до 25% выделяемой энергии. Поэтому многие компании тщательно подходят к выбору поставщиков топлива. Ведь четвертая часть потери это достаточно внушительный показатель. Более того, несгоревшее топливо имеет свойство не только попадать в атмосферу и загрязнять ее (а за это можно получить солидный штраф), но и оседает на внутренних стенках двигателя и его частей, тем самым приводя к засорению и преждевременному износу.

Используя качественное топливо, вы имеете возможность без проведения какой-либо внутренней модернизации машины, либо же замены отдельных его частей, фактически на ровном месте существенно повысит КПД мотора.

Усовершенствование КПД двигателя

Учитывая повышенный спрос общества на эффективные, экономные и комфортные автомобили, сегодня ученые и эксперты с разных стран участвуют в программах совершенствования автомобильных двигателей с тем, чтобы довести их КПД до уровня 80% и выше.

Для этого используются различные конструкционные доработки (например, турбо надув), заменяются металлические составляющие основы ДВС на более легкие сплавы, способные держать тепло и сводить уровень трения к минимуму при минимальных необходимых для этого затратах.

Все это становится основой для выпуска более компактных, облегченных двигателей, способных перерабатывать в полезную работу большую часть полученной изначально энергии. Тем самым все это позволяет реально экономить в процессе дальнейшей эксплуатации и обслуживании машины.

При этом уделяется большое внимание усовершенствованию и очистке уже имеющихся элементов (топливо, системы охлаждения, смазки, подачи горючего и отвода газов), ведь, как мы уже обратили внимание ранее, таким образом можно повысить КПД даже не меняя отдельных частей. Достаточно просто заливать правильное топливо, понизить уровень теплоотдачи в процессе работы ДВС, либо же отвода выхлопов.

Еще одним моментом эффективного использования транспортного средства, есть оптимальный уровень загрузки транспортного средства. Выдерживая среднюю скорость, правильные передачи, не пытаясь показывать свое излишнее мастерство, вы получите возможность существенно снизить потребление топлива. А также сможете достигнуть оптимальной мощности и скорости автокара в определенных условиях.

Рекомендуем Вам ознакомиться и узнать, что такое вискомуфта в автомобиле.

Источник Источник http://avto-blogger.ru/texchast/kpd-dvigatelya-vnutrennego-sgoraniya.html
Источник Источник Источник Источник http://carnovato.ru/kpd-dvigatelya-vnutrennego-sgoraniya-poznaem-effektivnost-v-sravnenii/
Источник http://shokavto.ru/chto-takoe-kpd-dvigatelya-avtomobilya/

КПД двигателя внутреннего сгорания – определение и сравнение видео » АвтоНоватор

КПД парового двигателя

Для приведения в действие силового агрегата необходимо преобразовать тепловую энергию, появляющуюся при сжигании топливовоздушной смеси, в механическую. Раньше применялись паровые двигатели, в которых сгорало твердое топливо (уголь, дрова), поршни приходили в движение под воздействием расширяющегося пара. Размеры таких силовых установок были в несколько раз больше по габаритам, чем современные двигатели, работающие на топливе другого вида.

В паровых машинах поршневого типа КПД не превышает значения 10%. В настоящее время такие устройства почти не применяются, т. к. считается, что не существует кардинальных способов увеличить их коэффициент полезного действия.

С целью увеличения данного показателя, применяют источники тепла, обладающие наименьшей стоимостью. Например, на больших ТЭЦ используется атомная энергия. Вдобавок, применяются современные технологии, при которых отработанное тепло не уходит бесполезно в атмосферу, а используется для отопительных систем в многоквартирных домах. Потери здесь составляют не больше 10 процентов. Современные паровые турбины обладают коэффициентом КПД, равным 50 – 60%.

Интересно: В развитых странах Европы (Швейцарии, Австрии) большой популярностью пользуются паровозы. Их используют в качестве туристического транспорта для перевозки пассажиров по горным дорогам. Благодаря многочисленным усовершенствованиям, экономические показатели паровозов часто соперничают как с электровозами, так и тепловозами.

Чем отличаются КПД бензинового и дизельного двигателя

В отличие от паровых механизмов, топливом для двигателей внутреннего сгорания служит бензин или солярка. Двигатели внутреннего сгорания бензиновый и дизельный имеют схожие конструкции. Однако образование топливовоздушных смесей у них происходит по-разному.

В карбюраторном агрегате элементы поршневой группы функционируют при сверхвысоких температурах. Соответственно, они нуждаются в более качественном охлаждении. При этом наблюдается большой расход тепловой энергии. Вследствие неэффективного рассеивания тепла в окружающей среде, понижается коэффициент полезного действия бензинового силового агрегата.

• КПД бензинового двигателя равняется 25-30 %;
• дизельного – 40 %;
• с установкой турбонаддува достигает 50 процентов соответственно.

Роторно-поршневые тепловые двигатели обладают высоким КПД, его значение превышает 40%. Это намного выше бензиновых аналогов, но немного отстает от дизельных моторов.

Турбореактивные самолетные двигатели работают совершенно по другому принципу, который существенно отличается от автомобильных ДВС. Благодаря сравнительно высокому КПД, они пользуются большой популярностью в авиастроении. Чаще всего турбореактивные агрегаты устанавливаются на крупных лайнерах большой грузоподъемности.

Как написано в учебниках физики, чтобы найти КПД двигателя, нужно разделить значение выполненной работы на величину затраченной энергии. При расчете коэффициента полезного действия ДВС полезная работа делится на количество тепла, полученного при сгорании топлива.

Основные потери КПД в двигателях внутреннего сгорания происходят при:

1. Неполном сгорании топлива в цилиндрах.
2. Расходе тепла.
3. Механических потерях.

При неполном сгорании эффективность снижается за счет выхода четвертой части объема топлива с отработавшими газами. Здесь потери КПД двигателя составляют почти 25%. Благодаря появлению инжекторов, работа топливных систем становится более эффективной, но не идеальной.

Часть тепловой энергии уходит на прогрев корпусных деталей двигателя, рабочих узлов, моторного масла, радиатора и пр. Тепло также уходит с выхлопными газами. На данном этапе потери КПД составляют не меньше 35 процентов.

Формула работы в физике

Для механической работы формула несложна: A = F x S. Если расшифровать, она равна приложенной силе на путь, на протяжении которого эта сила действовала. Например, мы поднимаем груз массой 15 кг на высоту 2 метра. Механическая работа по преодолению силы тяжести будет равна F x S = m x g x S. То есть, 15 x 9,8 x 2 = 294 Дж. Если речь идет о количестве теплоты, то A в этом случае равняется изменению количества теплоты. Например, на плите нагрели воду. Ее внутренняя энергия изменилась, она увеличилась на величину, равную произведению массы воды на удельную теплоемкость на количество градусов, на которое она нагрелась.

От чего зависит КПД дизельного двигателя

Если сравнивать эффективность бензинового и дизельного моторов, выяснится, что второй обладает лучшими показателями:

• замечено, что, бензиновые двигатели преобразуют только одну четвертую часть использованной энергии в механическую работу;
• в то время, как дизельные – 40% соответственно;
• при установке турбонаддува в дизеле, КПД газотурбинного двигателя возрастает до 50 и более процентов.

Конструкция и принцип работы дизелей способствуют наибольшей эффективности в сравнении с карбюраторными двигателями. Причины лучшего КПД дизельного двигателя:

1. Более высокий показатель степени сжатия.
2. Воспламенение топлива происходит по другому принципу.
3. Корпусные детали нагреваются меньше.
4. Благодаря меньшему количеству клапанов, снижены расходы энергии на преодоление сил трения.
5. В конструкции дизеля отсутствуют привычные свечи, катушки зажигания, на которые требуется дополнительная энергия от электрогенератора.
6. Коленчатый вал дизеля раскручивается с меньшими оборотами.

В сравнении с дизелями, электрические двигатели считаются более эффективными. Двигатель с самым большим КПД – это электрический. При создании более долговечных аккумуляторных батарей, которым не страшны морозы, автомобильная промышленность постепенно перейдет на выпуск электромобилей в больших количествах.

Повышение эффективности электродвигателей

Электрические двигатели обладают некоторыми недостатками, которые плохо влияют на эффективность работы. Это слабый пусковой момент, высокий пусковой ток и несогласованность механического момента вала с механической нагрузкой. Это приводит к тому, что КПД устройства снижается.

Для повышения эффективности стараются обеспечить нагрузку двигателя до 75% и выше и увеличивать коэффициенты мощности. Также есть специальные приборы для регулирования частоты подаваемого тока и напряжения, что тоже приводит к повышению эффективности и росту КПД.

Одним из самых популярных приборов для увеличения КПД электродвигателя является устройство плавного пуска, которое ограничивает скорость роста пускового тока. Также уместно использовать и частотные преобразователи для изменения скорости вращения мотора путем изменения частоты напряжения. Это приводит к снижению расхода электроэнергии и обеспечивает плавный пуск двигателя, высокую точность регулировки. Также увеличивается пусковой момент, а при переменной нагрузке стабилизируется скорость вращения. В результате эффективность электродвигателя повышается.

КПД реактивного двигателя

Воздушно-реактивный тепловой мотор работает на химической энергии топливного состава. Его мощность расходуется на создание кинетической энергии ракеты и преодоление атмосферного сопротивления. Коэффициент полезного действия таких агрегатов минимальный, по своему значению он является самым маленьким, его значение не превышает даже 1%. Здесь более корректно обсуждать КПД не двигателя, а ракетного топлива, а также, насколько эффективно оно используется.

Резюме

При производстве современных двигателей внутреннего сгорания заводы-изготовители вкладывают большие средства в погоне за повышением КПД своей продукции хотя бы на несколько процентов. С этой целью, инженеры усовершенствуют и усложняют конструкции моторов, используют новые материалы для изготовления отдельных элементов.

Иногда случается, что финансовые затраты разработчиков нецелесообразны, в сравнении с полученным результатом в 2 – 3%. Поэтому бывает выгоднее подвергать стандартные двигатели различным форсированиям, доводкам, доработкам при помощи тюнинговых усовершенствований в небольших ремонтных мастерских. В результате чего увеличивается мощность и прочие тяговые характеристики силовых агрегатов.

Коэффициент полезного действия (КПД) – широко используемая характеристика эффективности некоторой системы или устройства. В нашем случае этой системой выступает двигатель внутреннего сгорания. Казалось бы, о какой эффективности может идти речь в мире современных моторов, разве она не равна 100 процентам? Но оказывается, как нет в нашем мире идеально черного или белого, так нет и машины, у которой вся энергия, получаемая от горения топлива, полностью переходит в механическую энергию, а последняя в свою очередь в полезную энергию прижимающую пилота автомобиля в его кресло.

Относительный КПД действительного цикла с высоким давлением

КПД г/а описывает отношение реально замеряемой работы в цилиндре (индикаторный цикл), совершаемой в результате создания давления в цилиндре, к работе теоретического цикла (рис. 2). Этот КПД включает потерн теплоты и потери на газообмен. Граничными условиями являются:

• реальный газ; • тепловые потери; • конечная скорость подвода и отвода теплоты; • неременная теплоемкость. Все параметры смесеобразования сильно влияют на процесс сгорания и,таким образом, на его совершенство.

Рис.4 Дизели очень сильно различаются по размерам и области применения. Отсюда следуют различия в их эффективности. Наибольший КПД достмга ется большими тихо ходными дизелями 7„ — теоретический КПД изменяется в зависимости от степени сжатия Читайте также: Как выбрать свечи зажигания, или не мучай свой автомобиль

Далее, кроме тепла, выделяемого от горения, тепло выделяется и при самой работе двигателя, ведь все его части трутся, теряя тем самым часть своей энергии.

Подведя итог, получаем еще порядка 35-40% потерь энергии на образование тепла.

Ну, и третья группа потерь – это потери на обслуживание дополнительного оборудования. Помпа системы охлаждения, генератор, кондиционер и пр. – все они для своей работы тоже потребляют энергию. Энергия эта берется от работы двигателя – в размере порядка 10%.

Подведя итог, получаем, что, сжигая топливо, в реальности на «полезное» дело автомобиль затрачивает лишь четверть, а порой и вовсе пятую часть той энергии, которую вырабатывает его движок. Цифры средние, но разбежка в целом понятна.

КПД бензинового и дизельного двигателя.

При этом стоит оговориться, что у бензиновых и дизельных машин КПД двигателя внутреннего сгорания различен: 20% против 40% (соответственно). Данный факт имеет место быть потому, что несмотря на то, что потери на обслуживание механики и нагрев планеты в бензиновых моторах и «дизелях» сопоставимы, количество сжигаемого в процессе горения топлива у дизельных двигателей выше.

Подводя итоги и вспомнив историю появления двигателя внутреннего сгорания, когда КПД составлял немногим более 5%, можно сказать, что инженеры шагнули далеко вперед, а учитывая факт того, что 100% КПД, а по сути идеального двигателя, им вряд ли удастся добиться, можно утверждать, что современные двигатели, скорее всего, достигли своего верха возможного КПД, поэтому неудивительно, что сегодня все чаще автомобилистам предлагаются машины с гибридными двигателями и электромобили, ведь КПД движка у них (электромобилей) – для справки – порядка 90%.

Где теряется эффективность

Забегая вперёд можно констатировать, что для бензиновых двигателей КПД равен примерно 25 процентам. Почему так мало, и чем обусловлены такие цифры? Причины здесь в потерях: если взять некое количество топлива, и обозначить его ста процентами чистой энергии, передающейся мотору, то можно проследить все потери.

• Для начала следует разобрать топливную эффективность. Все мы в курсе, что топливо сгорает не полностью, и некоторая его часть просто выходит в виде отработанных газов и вместе с ними. А это уже потеря примерно четверти эффективности, то есть – минус 25%. Даже инжектор и другие современные системы не решают этого вопроса, хоть и стали очень эффективными.
• Далее идут тепловые потери. Мотор греет себя, воздух, другие элементы и узлы, к примеру, радиатор, охлаждающую жидкость, свой корпус, а также выхлоп. В этом месте эффективность теряет ещё около 35%.
• Немало процентов забирают механические потери. Это поршни, шестерни, кольца, подшипники и прочие элементы и узлы, где присутствует трение. Сюда же относим и нагрузки генератора, который при выработке электроэнергии заметно тормозит коленвал. Несмотря на то, что смазочные материалы стали гораздо эффективнее, вынь да положь ещё двадцать процентов потерь.

И что у нас остаётся в остатке? А всего 20%! Понятно, что это средний показатель, и бензиновые двигатели бывают более эффективными, но насколько – может ещё пять-семь процентов, не больше. Да и двигателей таких совсем немного. Итого из залитых десяти литров топлива, что автомобиль съедает на сто километров пробега, на полезную работу уходить всего два с половиной литра, а остальные семь-восемь литров попросту уходят в потери.

Читать дальше: Резина на трактор т 25

Лучшие двигатели внутреннего сгорания эффективны на 25%

КПД двигателя внутреннего сгорания – что это такое?

В первую очередь, мотор преобразует тепловую энергию, возникающую при сгорании топлива, в определенное количество механической работы. В отличие от паровых машин, эти двигатели более легкие и компактные. Они гораздо экономичнее и потребляют строго определенное жидкое и газообразное топливо. Таким образом, КПД современных двигателей рассчитывается на основании их технических характеристик и прочих показателей.

КПД (коэффициент полезного действия) представляет собой отношение фактически передаваемой мощности на вал двигателя к мощности, получаемой поршнем за счет действия газов. Если провести сравнение КПД двигателей различной мощности, то можно установить, что это значение для каждого из них имеет свои особенности.

Эффективный КПД двигателя зависит от различных механических потерь на разных стадиях работы. На потери влияет движение отдельных частей мотора и возникающее при этом трение. Это поршни, поршневые кольца и различные подшипники. Эти детали вызывают наибольшую величину потерь, составляющие примерно 65 % от их общего количества. Кроме того, потери возникают от действия таких механизмов, как насосы, магнето и прочие, которые могут дойти до 18 %. Незначительную часть потерь составляют сопротивления, возникающие в топливной системе во время процесса впуска и выпуска.

О топливной эффективности дизеля

ИЗ более высокого значения коэффициента полезного действия – следует и топливная эффективность. Так, например двигатель 1,6 литра может расходовать по городу всего 3 – 5 литров, в отличие от бензинового типа, где расход 7 – 12 литров. У дизеля намного больше крутящий момент, сам двигатель зачастую компактнее и легче, а так же в последнее время и экологичнее. Все эти положительные моменты, достигаются благодаря большему значению степени сжатия, есть прямая зависимость КПД и сжатия, смотрим небольшую табличку.

Однако не смотря на все плюсы у него также много и минусов.

Как становится понятно, КПД двигателя внутреннего сгорания далек от идеала, поэтому будущее однозначно за электрическими вариантами – осталось только найти эффективные аккумуляторы, которые не боятся мороза и долго держат заряд.

Читать дальше: Замена механизма стеклоподъемника ваз 2107

На этом заканчиваю, читайте наш АВТОБЛОГ.

(26 голосов, средний: 4,08 из 5)

Наверняка, многие автолюбители задавались вопросом о том, насколько мощность двигателя внутреннего сгорания соответствует полезности. Предполагается, что чем у силовой системы показатель КПД выше, тем она эффективнее. Если говорить абсолютными категориями, то на сегодняшний день самый высокий коэффициент у электрических двигателей, в некоторых моделях он достигает порядка 95 процентов. Что же до двигателей внутреннего сгорания, то у большинства из них, вне зависимости от типа топлива этот показатель весьма далёк от идеальных цифр.

КПД двигателя внутреннего сгорания

Конечно, современные двигатели гораздо эффективнее тех, что были разработаны и выпущены лет десять назад, обусловлено это объективными причинами развития технологий. В начале нулевых мотор объёмом в полтора литра выдавал в среднем около семидесяти лошадиных сил, и это было нормальным. Сегодня количество голов в табуне такого же объёма может достигать более 150. Каждый шажочек в плане увеличения КРД двигателя даётся производителям кропотливым трудом и перебором проб, ошибок и удач.

Сравнение КПД двигателей – бензин и дизель

Если сравнивать между собой КПД бензинового и дизельного двигателя, то следует отметить, что первый из них недостаточно эффективен и преобразует в полезное действие всего 25-30 % произведенной энергии. Например, КПД стандартного дизеля достигает 40 %, а применение турбонаддува и промежуточного охлаждения повышает это значение до 50 %.

Оба двигателя, несмотря на схожесть конструкции, имеют различные виды смесеобразования. Поэтому поршни карбюраторного мотора работают при более высоких температурах, требующих качественного охлаждения. Из-за этого тепловая энергия, которая могла бы превратиться в механическую, рассеивается без всякой пользы, понижая общее значение КПД.

Тем не менее, для того чтобы повысить КПД бензинового двигателя, принимаются определенные меры. Например, на один цилиндр могут устанавливаться два впускных и выпускных клапана, вместо конструкции, когда размещается один впускной и один выпускной клапан. Кроме того, в некоторых двигателях на каждую свечу устанавливается отдельная катушка зажигания. Управление дроссельной заслонкой во многих случаях осуществляется с помощью электропривода, а не обыкновенным тросиком.

Анализируем эффективность работы персонала

Для эффективного управления персоналом и увеличения объемов производства постоянно проводятся ежедневные, еженедельные, ежемесячные, квартальные и годовые отчеты по их производительности и эффективности работы.

Учитываются не только показатели по работе одного сотрудника, но и целых отделов и проводятся сравнения в том или ином направлении деятельности предприятия, что прямо влияют на показатели годовой выработки и соответственно от этого зависит получение запланированной прибыли. Все вышеперечисленные факторы и показатели, что применяются для расчета производительности персонала, тесно связаны между собой и характеризуют общий результат деятельности компании.

При проведении анализа производительности труда персонала учитывается удельный вес отдельных видов продукции в общей производительности. Здесь проводятся расчеты для продукции с высокими затратами трудовых ресурсов и более низкими, по необходимости рассчитывают среднее значение.

Анализируют не только показатели по производительности и проводят их сравнение, и оптимизацию, но и обозначают соответствующие резервы компании для уменьшения общей трудоемкости на изготовление продукции как по конкретным видам, так и по предприятию в целом.

Самым из простых способов по контролю и управлению производительностью труда персоналом является выполнение плановых показателей (или соответственно их недовыполнение или перевыполнение).

Основными целями анализа являются следующие:

• напряженность плана по производительности работы персонала, определение степени;
• выявление факторов, что влияют на показатели эффективности работы сотрудников;
• сравнение соответствующих показателей;
• внедрение и оптимизация предприятий, направленных на увеличение производительности работников организаций.

Планы по производительности в основном анализируют по таким показателям, как плановые и фактические показатели, а уже исходя из результатов отклонений (в меньшую или большей сторону) внедряются соответствующие методы и мероприятия.

Падение КПД и общие потери в электродвигателе

Существует множество негативных факторов, под влиянием которых складывается количество общих потерь в электрических двигателях. Существуют специальные методики, позволяющие заранее их определить. Например, можно определить наличие зазора, через который мощность частично подается из сети к статору, и далее — на ротор.

Потери мощности, возникающие в самом стартере, состоят из нескольких слагаемых. В первую очередь, это потери, связанные с и частичным перемагничиванием сердечника статора. Стальные элементы оказывают незначительное влияние и практически не принимаются в расчет. Это связано со скоростью вращения статора, которая значительно превышает скорость магнитного потока. В этом случае ротор должен вращаться в строгом соответствии с заявленными техническими характеристиками.

Значение механической мощности вала ротора ниже, чем электромагнитная мощность. Разница составляет количество потерь, возникающих в обмотке. К механическим потерям относятся трения в подшипниках и щетках, а также действие воздушной преграды на вращающиеся части.

Для асинхронных электродвигателей характерно наличие дополнительных потерь из-за наличия зубцов в статоре и роторе. Кроме того, в отдельных узлах двигателя возможно появление вихревых потоков. Все эти факторы в совокупности снижают КПД примерно на 0,5% от номинальной мощности агрегата.

При расчете возможных потерь используется и формула КПД двигателя, позволяющая вычислить уменьшение этого параметра. Прежде всего учитываются суммарные потери мощности, которые напрямую связаны с нагрузкой двигателя. С возрастанием нагрузки, пропорционально увеличиваются потери и снижается коэффициент полезного действия.

В конструкциях асинхронных электродвигателей учитываются все возможные потери при наличии максимальных нагрузок. Поэтому диапазон КПД этих устройств достаточно широкий и составляет от 80 до 90%. В двигателях повышенной мощности этот показатель может доходить до 90-96%.

Коэффициент полезного действия это характеристика эффективности работы, какого либо устройства или машины. КПД определяется как отношение полезной энергии на выходе системы к общему числу энергии подведенной к системе. КПД величина безразмерная и зачастую определяется в процентах.

Формула 1 — коэффициент полезного действия

Где—A
полезная работа

—Q
суммарная работа, которая была затрачена

Любая система, совершающая какую либо работу, должна из вне получать энергию, с помощью которой и будет совершаться работа. Возьмем, к примеру, трансформатор напряжения. На вход подается сетевое напряжение 220 вольт, с выхода снимается 12 вольт для питания, к примеру, лампы накаливания. Так вот трансформатор преобразует энергию на входе до необходимого значения, при котором будет работать лампа.

Но не вся энергия, взятая от сети, попадет к лампе, поскольку в трансформаторе существуют потери. Например, потери магнитной энергии в сердечнике трансформатора. Или потери в активном сопротивлении обмоток. Где электрическая энергия будет переходить в тепловую не доходя до потребителя. Эта тепловая энергия в данной системе является бесполезной.

Поскольку потерь мощности избежать невозможно в любом системе то коэффициент полезного действия всегда ниже единицы.

КПД можно рассматривать как для всей системы целиком, состоящей из множество отдельных частей. Так и определять КПД для каждой части в отдельности тогда суммарный КПД будет равен произведению коэффициентов полезного действия всех его элементов.

В заключение можно сказать, что КПД определяет уровень совершенства, какого либо устройства в смысле передачи или преобразования энергии. Также говорит о том, сколько энергии подводимой к системе расходуется на полезную работу.

Задачи на КПД тепловых двигателей с решениями

Формулы, используемые на уроках «Задачи на КПД тепловых двигателей».

Относится ли ружьё к тепловым двигателям? Да, так как при выстреле внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача № 1.
Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 110,4 МДж потребовалось 8 кг бензина.

Задача № 2.
Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 220,8 МДж потребовалось 16 кг бензина.

Задача № 3.
Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 27,6 МДж потребовалось 2 кг бензина.

Задача № 4.
На теплоходе установлен дизельный двигатель мощностью 80 кВт с КПД 30%. На сколько километров пути ему хватит 1 т дизельного топлива при скорости движения 20 км/ч? Удельная теплота сгорания дизельного топлива 43 МДж/кг.

Задача № 5.
Патрон травматического пистолета «Оса» 18×45 мм, содержит резиновую пулю массой 8,4 г. Определите КПД патрона, если пуля при выстреле приобрела скорость 140 м/с. Масса порохового заряда патрона составляет 0,18 г, удельная теплота сгорания пороха 3,8 • 106 Дж/кг.

Задача № 6.
Первый гусеничный трактор конструкции А. Ф. Блинова, 1888 г., имел два паровых двигателя. За 1 ч он расходовал 5 кг топлива, у которого удельная теплота сгорания равна 30 • 106 Дж/кг. Вычислите КПД трактора, если мощность двигателя его была равна около 1,5 кВт.

Задача № 7.
Двигатель внутреннего сгорания совершил полезную работу, равную 2,3 • 104 кДж, и при этом израсходовал бензин массой 2 кг. Вычислите КПД этого двигателя.

Задача № 8.
За 3 ч пробега автомобиль, КПД которого равен 25%, израсходовал 24 кг бензина. Какую среднюю мощность развивал двигатель автомобиля при этом пробеге?

Задача № 9.
Двигатель внутреннего сгорания мощностью 36 кВт за 1 ч работы израсходовал 14 кг бензина. Определите КПД двигателя.

Задача № 10.
ОГЭ
Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, 80 % теплоты, полученной от нагревания, передаёт охладителю. Количество теплоты, получаемое рабочим телом за один цикл от нагревателя, Q₁ = 6,3 Дж. Найти КПД цикла ɳ и работу А, совершаемую за один цикл.

Задача № 11.
ЕГЭ
Тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу А = 2,94 кДж и отдаёт за один цикл охладителю количество теплоты Q₂ = 13,4 кДж. Найти КПД цикла ɳ.

Это конспект по теме «ЗАДАЧИ на КПД тепловых двигателей». Выберите дальнейшие действия:

• Перейти к теме: ЗАДАЧИ на Закон Ома.
• Посмотреть конспект «Тепловые машины. ДВС. Удельная теплота сгорания».
• Вернуться к списку конспектов по Физике.
• Проверить свои знания по Физике.

Почему производительность труда так важна в деятельности каждой организации

Производительность труда – это эффективность работы персонала в той или иной отрасли производства и рынка услуг отображается количественным числом изготовленной продукции или проданных услуг конкретным сотрудником за определенный период времени. В основном рассчитывают этот показатель за месяц работы и сравнивают с результатами работы других сотрудников, что работают на аналогичных должностях и имеют те же трудовые обязанности в количественном числе.

Обратным показателем величины производительности труда персонала является трудоемкость. Трудоемкость – это период времени (его количество) на изготовление одной единицы продукции или услуги (в зависимости от сферы деятельности сотрудника в организации).

Если увеличивается эффективность работы персонала организации, то соответственно снижается количество затрат рабочего времени, себестоимость изготавливаемой продукции значительно снижается, повышается общая экономическая эффективность производства.

Эффективность работы персонала прямо влияет на производственный цикл и его обороты. Чем быстрее происходит оборот средств (оборотных), тем скорее эти оборотные средства “освобождаются” из процесса оборота.

На темпы увеличения оборота оборотных средств влияют следующие показатели:

• увеличения количества и объемов продаж;
• работа над снижением затрат человеческих ресурсов на изготовление продукции или услуг;
• постоянное усовершенствование качества и конкурентных способностей товаров и услуг;
• общее сокращение и ускорение темпов производственного цикла;
• усовершенствование систем снабжения и сбыта и т. д.

Во всех компаниях постоянно стараются увеличивать количество изготавливаемой продукции или предлагаемых услуг за конкретный период времени, а это в свою очередь сокращает статью по затратах на изготовление одной ее единицы.

В конце каждого месяца отделы кадров (или иные отдели по рекрутингу) проводят статистику по производительности труда персонала в той или иной области. Это могут быть различные производственные отделы в одной и той же фирме. Практикуют методы “слабого звена”: с сотрудниками, с наименьшими показателями по производительности труда персона, проводятся дополнительные обучения, применяются системы штрафов и т.д.

Компаниям не выгодно оплачивать труд персонала, с низкой эффективностью работы, так как это прямо влияет на получение общей прибыли. В то же время сотрудников, с хорошими показателями по производительности труда, постоянно поощряют в виде премий, бонусов, дополнительных отпусков и других видов бонусных программ.

КПД парового двигателя

Для приведения в действие силового агрегата необходимо преобразовать тепловую энергию, появляющуюся при сжигании топливовоздушной смеси, в механическую. Раньше применялись паровые двигатели, в которых сгорало твердое топливо (уголь, дрова), поршни приходили в движение под воздействием расширяющегося пара. Размеры таких силовых установок были в несколько раз больше по габаритам, чем современные двигатели, работающие на топливе другого вида.

В паровых машинах поршневого типа КПД не превышает значения 10%. В настоящее время такие устройства почти не применяются, т. к. считается, что не существует кардинальных способов увеличить их коэффициент полезного действия.

С целью увеличения данного показателя, применяют источники тепла, обладающие наименьшей стоимостью. Например, на больших ТЭЦ используется атомная энергия. Вдобавок, применяются современные технологии, при которых отработанное тепло не уходит бесполезно в атмосферу, а используется для отопительных систем в многоквартирных домах. Потери здесь составляют не больше 10 процентов. Современные паровые турбины обладают коэффициентом КПД, равным 50 – 60%.

Интересно: В развитых странах Европы (Швейцарии, Австрии) большой популярностью пользуются паровозы. Их используют в качестве туристического транспорта для перевозки пассажиров по горным дорогам. Благодаря многочисленным усовершенствованиям, экономические показатели паровозов часто соперничают как с электровозами, так и тепловозами.

Чем отличаются КПД бензинового и дизельного двигателя

В отличие от паровых механизмов, топливом для двигателей внутреннего сгорания служит бензин или солярка. Двигатели внутреннего сгорания бензиновый и дизельный имеют схожие конструкции. Однако образование топливовоздушных смесей у них происходит по-разному.

В карбюраторном агрегате элементы поршневой группы функционируют при сверхвысоких температурах. Соответственно, они нуждаются в более качественном охлаждении. При этом наблюдается большой расход тепловой энергии. Вследствие неэффективного рассеивания тепла в окружающей среде, понижается коэффициент полезного действия бензинового силового агрегата.

• КПД бензинового двигателя равняется 25-30 %;
• дизельного – 40 %;
• с установкой турбонаддува достигает 50 процентов соответственно.

Роторно-поршневые тепловые двигатели обладают высоким КПД, его значение превышает 40%. Это намного выше бензиновых аналогов, но немного отстает от дизельных моторов.

Турбореактивные самолетные двигатели работают совершенно по другому принципу, который существенно отличается от автомобильных ДВС. Благодаря сравнительно высокому КПД, они пользуются большой популярностью в авиастроении. Чаще всего турбореактивные агрегаты устанавливаются на крупных лайнерах большой грузоподъемности.

Как написано в учебниках физики, чтобы найти КПД двигателя, нужно разделить значение выполненной работы на величину затраченной энергии. При расчете коэффициента полезного действия ДВС полезная работа делится на количество тепла, полученного при сгорании топлива.

Основные потери КПД в двигателях внутреннего сгорания происходят при:

1. Неполном сгорании топлива в цилиндрах.
2. Расходе тепла.
3. Механических потерях.

При неполном сгорании эффективность снижается за счет выхода четвертой части объема топлива с отработавшими газами. Здесь потери КПД двигателя составляют почти 25%. Благодаря появлению инжекторов, работа топливных систем становится более эффективной, но не идеальной.

Часть тепловой энергии уходит на прогрев корпусных деталей двигателя, рабочих узлов, моторного масла, радиатора и пр. Тепло также уходит с выхлопными газами. На данном этапе потери КПД составляют не меньше 35 процентов.

Формула работы в физике

Для механической работы формула несложна: A = F x S. Если расшифровать, она равна приложенной силе на путь, на протяжении которого эта сила действовала. Например, мы поднимаем груз массой 15 кг на высоту 2 метра. Механическая работа по преодолению силы тяжести будет равна F x S = m x g x S. То есть, 15 x 9,8 x 2 = 294 Дж. Если речь идет о количестве теплоты, то A в этом случае равняется изменению количества теплоты. Например, на плите нагрели воду. Ее внутренняя энергия изменилась, она увеличилась на величину, равную произведению массы воды на удельную теплоемкость на количество градусов, на которое она нагрелась.

От чего зависит КПД дизельного двигателя

Если сравнивать эффективность бензинового и дизельного моторов, выяснится, что второй обладает лучшими показателями:

• замечено, что, бензиновые двигатели преобразуют только одну четвертую часть использованной энергии в механическую работу;
• в то время, как дизельные – 40% соответственно;
• при установке турбонаддува в дизеле, КПД газотурбинного двигателя возрастает до 50 и более процентов.

Конструкция и принцип работы дизелей способствуют наибольшей эффективности в сравнении с карбюраторными двигателями. Причины лучшего КПД дизельного двигателя:

1. Более высокий показатель степени сжатия.
2. Воспламенение топлива происходит по другому принципу.
3. Корпусные детали нагреваются меньше.
4. Благодаря меньшему количеству клапанов, снижены расходы энергии на преодоление сил трения.
5. В конструкции дизеля отсутствуют привычные свечи, катушки зажигания, на которые требуется дополнительная энергия от электрогенератора.
6. Коленчатый вал дизеля раскручивается с меньшими оборотами.

В сравнении с дизелями, электрические двигатели считаются более эффективными. Двигатель с самым большим КПД – это электрический. При создании более долговечных аккумуляторных батарей, которым не страшны морозы, автомобильная промышленность постепенно перейдет на выпуск электромобилей в больших количествах.

Повышение эффективности электродвигателей

Электрические двигатели обладают некоторыми недостатками, которые плохо влияют на эффективность работы. Это слабый пусковой момент, высокий пусковой ток и несогласованность механического момента вала с механической нагрузкой. Это приводит к тому, что КПД устройства снижается.

Для повышения эффективности стараются обеспечить нагрузку двигателя до 75% и выше и увеличивать коэффициенты мощности. Также есть специальные приборы для регулирования частоты подаваемого тока и напряжения, что тоже приводит к повышению эффективности и росту КПД.

Одним из самых популярных приборов для увеличения КПД электродвигателя является устройство плавного пуска, которое ограничивает скорость роста пускового тока. Также уместно использовать и частотные преобразователи для изменения скорости вращения мотора путем изменения частоты напряжения. Это приводит к снижению расхода электроэнергии и обеспечивает плавный пуск двигателя, высокую точность регулировки. Также увеличивается пусковой момент, а при переменной нагрузке стабилизируется скорость вращения. В результате эффективность электродвигателя повышается.

КПД реактивного двигателя

Воздушно-реактивный тепловой мотор работает на химической энергии топливного состава. Его мощность расходуется на создание кинетической энергии ракеты и преодоление атмосферного сопротивления. Коэффициент полезного действия таких агрегатов минимальный, по своему значению он является самым маленьким, его значение не превышает даже 1%. Здесь более корректно обсуждать КПД не двигателя, а ракетного топлива, а также, насколько эффективно оно используется.

Резюме

При производстве современных двигателей внутреннего сгорания заводы-изготовители вкладывают большие средства в погоне за повышением КПД своей продукции хотя бы на несколько процентов. С этой целью, инженеры усовершенствуют и усложняют конструкции моторов, используют новые материалы для изготовления отдельных элементов.

Иногда случается, что финансовые затраты разработчиков нецелесообразны, в сравнении с полученным результатом в 2 – 3%. Поэтому бывает выгоднее подвергать стандартные двигатели различным форсированиям, доводкам, доработкам при помощи тюнинговых усовершенствований в небольших ремонтных мастерских. В результате чего увеличивается мощность и прочие тяговые характеристики силовых агрегатов.

Коэффициент полезного действия (КПД) – широко используемая характеристика эффективности некоторой системы или устройства. В нашем случае этой системой выступает двигатель внутреннего сгорания. Казалось бы, о какой эффективности может идти речь в мире современных моторов, разве она не равна 100 процентам? Но оказывается, как нет в нашем мире идеально черного или белого, так нет и машины, у которой вся энергия, получаемая от горения топлива, полностью переходит в механическую энергию, а последняя в свою очередь в полезную энергию прижимающую пилота автомобиля в его кресло.

Относительный КПД действительного цикла с высоким давлением

КПД г/а описывает отношение реально замеряемой работы в цилиндре (индикаторный цикл), совершаемой в результате создания давления в цилиндре, к работе теоретического цикла (рис. 2). Этот КПД включает потерн теплоты и потери на газообмен. Граничными условиями являются:

• реальный газ; • тепловые потери; • конечная скорость подвода и отвода теплоты; • неременная теплоемкость. Все параметры смесеобразования сильно влияют на процесс сгорания и,таким образом, на его совершенство.

Рис.4 Дизели очень сильно различаются по размерам и области применения. Отсюда следуют различия в их эффективности. Наибольший КПД достмга ется большими тихо ходными дизелями 7„ — теоретический КПД изменяется в зависимости от степени сжатия Читайте также: Как выбрать свечи зажигания, или не мучай свой автомобиль

Далее, кроме тепла, выделяемого от горения, тепло выделяется и при самой работе двигателя, ведь все его части трутся, теряя тем самым часть своей энергии.

Подведя итог, получаем еще порядка 35-40% потерь энергии на образование тепла.

Ну, и третья группа потерь – это потери на обслуживание дополнительного оборудования. Помпа системы охлаждения, генератор, кондиционер и пр. – все они для своей работы тоже потребляют энергию. Энергия эта берется от работы двигателя – в размере порядка 10%.

Подведя итог, получаем, что, сжигая топливо, в реальности на «полезное» дело автомобиль затрачивает лишь четверть, а порой и вовсе пятую часть той энергии, которую вырабатывает его движок. Цифры средние, но разбежка в целом понятна.

КПД бензинового и дизельного двигателя.

При этом стоит оговориться, что у бензиновых и дизельных машин КПД двигателя внутреннего сгорания различен: 20% против 40% (соответственно). Данный факт имеет место быть потому, что несмотря на то, что потери на обслуживание механики и нагрев планеты в бензиновых моторах и «дизелях» сопоставимы, количество сжигаемого в процессе горения топлива у дизельных двигателей выше.

Подводя итоги и вспомнив историю появления двигателя внутреннего сгорания, когда КПД составлял немногим более 5%, можно сказать, что инженеры шагнули далеко вперед, а учитывая факт того, что 100% КПД, а по сути идеального двигателя, им вряд ли удастся добиться, можно утверждать, что современные двигатели, скорее всего, достигли своего верха возможного КПД, поэтому неудивительно, что сегодня все чаще автомобилистам предлагаются машины с гибридными двигателями и электромобили, ведь КПД движка у них (электромобилей) – для справки – порядка 90%.

Где теряется эффективность

Забегая вперёд можно констатировать, что для бензиновых двигателей КПД равен примерно 25 процентам. Почему так мало, и чем обусловлены такие цифры? Причины здесь в потерях: если взять некое количество топлива, и обозначить его ста процентами чистой энергии, передающейся мотору, то можно проследить все потери.

• Для начала следует разобрать топливную эффективность. Все мы в курсе, что топливо сгорает не полностью, и некоторая его часть просто выходит в виде отработанных газов и вместе с ними. А это уже потеря примерно четверти эффективности, то есть – минус 25%. Даже инжектор и другие современные системы не решают этого вопроса, хоть и стали очень эффективными.
• Далее идут тепловые потери. Мотор греет себя, воздух, другие элементы и узлы, к примеру, радиатор, охлаждающую жидкость, свой корпус, а также выхлоп. В этом месте эффективность теряет ещё около 35%.
• Немало процентов забирают механические потери. Это поршни, шестерни, кольца, подшипники и прочие элементы и узлы, где присутствует трение. Сюда же относим и нагрузки генератора, который при выработке электроэнергии заметно тормозит коленвал. Несмотря на то, что смазочные материалы стали гораздо эффективнее, вынь да положь ещё двадцать процентов потерь.

И что у нас остаётся в остатке? А всего 20%! Понятно, что это средний показатель, и бензиновые двигатели бывают более эффективными, но насколько – может ещё пять-семь процентов, не больше. Да и двигателей таких совсем немного. Итого из залитых десяти литров топлива, что автомобиль съедает на сто километров пробега, на полезную работу уходить всего два с половиной литра, а остальные семь-восемь литров попросту уходят в потери.

Читать дальше: Резина на трактор т 25

Лучшие двигатели внутреннего сгорания эффективны на 25%

КПД двигателя внутреннего сгорания – что это такое?

В первую очередь, мотор преобразует тепловую энергию, возникающую при сгорании топлива, в определенное количество механической работы. В отличие от паровых машин, эти двигатели более легкие и компактные. Они гораздо экономичнее и потребляют строго определенное жидкое и газообразное топливо. Таким образом, КПД современных двигателей рассчитывается на основании их технических характеристик и прочих показателей.

КПД (коэффициент полезного действия) представляет собой отношение фактически передаваемой мощности на вал двигателя к мощности, получаемой поршнем за счет действия газов. Если провести сравнение КПД двигателей различной мощности, то можно установить, что это значение для каждого из них имеет свои особенности.

Эффективный КПД двигателя зависит от различных механических потерь на разных стадиях работы. На потери влияет движение отдельных частей мотора и возникающее при этом трение. Это поршни, поршневые кольца и различные подшипники. Эти детали вызывают наибольшую величину потерь, составляющие примерно 65 % от их общего количества. Кроме того, потери возникают от действия таких механизмов, как насосы, магнето и прочие, которые могут дойти до 18 %. Незначительную часть потерь составляют сопротивления, возникающие в топливной системе во время процесса впуска и выпуска.

О топливной эффективности дизеля

ИЗ более высокого значения коэффициента полезного действия – следует и топливная эффективность. Так, например двигатель 1,6 литра может расходовать по городу всего 3 – 5 литров, в отличие от бензинового типа, где расход 7 – 12 литров. У дизеля намного больше крутящий момент, сам двигатель зачастую компактнее и легче, а так же в последнее время и экологичнее. Все эти положительные моменты, достигаются благодаря большему значению степени сжатия, есть прямая зависимость КПД и сжатия, смотрим небольшую табличку.

Однако не смотря на все плюсы у него также много и минусов.

Как становится понятно, КПД двигателя внутреннего сгорания далек от идеала, поэтому будущее однозначно за электрическими вариантами – осталось только найти эффективные аккумуляторы, которые не боятся мороза и долго держат заряд.

Читать дальше: Замена механизма стеклоподъемника ваз 2107

На этом заканчиваю, читайте наш АВТОБЛОГ.

(26 голосов, средний: 4,08 из 5)

Наверняка, многие автолюбители задавались вопросом о том, насколько мощность двигателя внутреннего сгорания соответствует полезности. Предполагается, что чем у силовой системы показатель КПД выше, тем она эффективнее. Если говорить абсолютными категориями, то на сегодняшний день самый высокий коэффициент у электрических двигателей, в некоторых моделях он достигает порядка 95 процентов. Что же до двигателей внутреннего сгорания, то у большинства из них, вне зависимости от типа топлива этот показатель весьма далёк от идеальных цифр.

КПД двигателя внутреннего сгорания

Конечно, современные двигатели гораздо эффективнее тех, что были разработаны и выпущены лет десять назад, обусловлено это объективными причинами развития технологий. В начале нулевых мотор объёмом в полтора литра выдавал в среднем около семидесяти лошадиных сил, и это было нормальным. Сегодня количество голов в табуне такого же объёма может достигать более 150. Каждый шажочек в плане увеличения КРД двигателя даётся производителям кропотливым трудом и перебором проб, ошибок и удач.

Сравнение КПД двигателей – бензин и дизель

Если сравнивать между собой КПД бензинового и дизельного двигателя, то следует отметить, что первый из них недостаточно эффективен и преобразует в полезное действие всего 25-30 % произведенной энергии. Например, КПД стандартного дизеля достигает 40 %, а применение турбонаддува и промежуточного охлаждения повышает это значение до 50 %.

Оба двигателя, несмотря на схожесть конструкции, имеют различные виды смесеобразования. Поэтому поршни карбюраторного мотора работают при более высоких температурах, требующих качественного охлаждения. Из-за этого тепловая энергия, которая могла бы превратиться в механическую, рассеивается без всякой пользы, понижая общее значение КПД.

Тем не менее, для того чтобы повысить КПД бензинового двигателя, принимаются определенные меры. Например, на один цилиндр могут устанавливаться два впускных и выпускных клапана, вместо конструкции, когда размещается один впускной и один выпускной клапан. Кроме того, в некоторых двигателях на каждую свечу устанавливается отдельная катушка зажигания. Управление дроссельной заслонкой во многих случаях осуществляется с помощью электропривода, а не обыкновенным тросиком.

Источник Источник http://xn--34-6kc4bzaa.xn--p1ai/sovety/kpd-avto.html
Источник Источник http://mr-build.ru/newteplo/rascet-kpd.html
Источник Источник http://xn--34-6kc4bzaa.xn--p1ai/sovety/kpd-avto.html

КПД двигателя внутреннего сгорания – познаем эффективность в сравнении

Известно, что эффективность работы автомобильного двигателя внутреннего сгорания находится в прямой зависимости от величины коэффициента полезного действия. КПД двигателя выражается в виде соотношения мощностей, передаваемых на коленвал и поршни. Современные ДВС отличаются наибольшей эффективность, в сравнении с устаревшими аналогами. Например, мотор объемом 1,6 л., раньше развивал мощность не более 70 лошадиных сил, а теперь этот параметр часто достигает 150 л. с.

КПД парового двигателя

Для приведения в действие силового агрегата необходимо преобразовать тепловую энергию, появляющуюся при сжигании топливовоздушной смеси, в механическую. Раньше применялись паровые двигатели, в которых сгорало твердое топливо (уголь, дрова), поршни приходили в движение под воздействием расширяющегося пара. Размеры таких силовых установок были в несколько раз больше по габаритам, чем современные двигатели, работающие на топливе другого вида.

В паровых машинах поршневого типа КПД не превышает значения 10%. В настоящее время такие устройства почти не применяются, т. к. считается, что не существует кардинальных способов увеличить их коэффициент полезного действия.

С целью увеличения данного показателя, применяют источники тепла, обладающие наименьшей стоимостью. Например, на больших ТЭЦ используется атомная энергия. Вдобавок, применяются современные технологии, при которых отработанное тепло не уходит бесполезно в атмосферу, а используется для отопительных систем в многоквартирных домах. Потери здесь составляют не больше 10 процентов. Современные паровые турбины обладают коэффициентом КПД, равным 50 – 60%.

Интересно: В развитых странах Европы (Швейцарии, Австрии) большой популярностью пользуются паровозы. Их используют в качестве туристического транспорта для перевозки пассажиров по горным дорогам. Благодаря многочисленным усовершенствованиям, экономические показатели паровозов часто соперничают как с электровозами, так и тепловозами.

Подробнее о потерях

Если забегать вперед, то можно уверенно сказать что КПД бензинового двигателя находится в пределах от 20 до 25 %. И на это много причин. Если взять поступающее топливо и пересчитать его на проценты, то мы как бы получаем «100% энергии», которая передается двигателю, а дальше пошли потери:

1) Топливная эффективность

. Не все топливо сгорает, небольшая его часть уходит с отработанными газами, на этом уровне мы уже теряем до 25% КПД. Конечно, сейчас топливные системы улучшаются, появился инжектор, но и он далек от идеала.

2) Второе это тепловые потер
и
. Двигатель прогревает себя и множество других элементов, такие как радиаторы, свой корпус, жидкость которая в нем циркулирует. Также часть тепла уходит с выхлопными газами. На все это еще до 35% потери КПД.

3) Третье это механические потери

. НА всякого рода поршни, шатуны, кольца – все места, где есть трение. Сюда можно отнести и потери от нагрузки генератора, например чем больше электричества вырабатывает генератор, тем сильнее он тормозит вращение коленвала. Конечно, смазки также шагнули вперед, но опять же полностью трение еще никому не удалось победить – потери еще 20 %

Таким образом, в сухом остатке, КПД равняется около 20%! Конечно из бензиновых вариантов есть выделяющиеся варианты, у которых этот показатель увеличен до 25%, но их не так много.

ТО есть если ваш автомобиль расходует топлива 10 литров на 100 км, то из них всего 2 литра уйдут непосредственно на работу, а остальные это потери!

Конечно можно увеличить мощность, например за счет расточки головки, смотрим небольшое видео.

Если вспомнить формулу то получается:

От чего зависит КПД дизельного двигателя

Если сравнивать эффективность бензинового и дизельного моторов, выяснится, что второй обладает лучшими показателями:

• замечено, что, бензиновые двигатели преобразуют только одну четвертую часть использованной энергии в механическую работу;
• в то время, как дизельные – 40% соответственно;
• при установке турбонаддува в дизеле, КПД газотурбинного двигателя возрастает до 50 и более процентов.

Конструкция и принцип работы дизелей способствуют наибольшей эффективности в сравнении с карбюраторными двигателями. Причины лучшего КПД дизельного двигателя:

1. Более высокий показатель степени сжатия.
2. Воспламенение топлива происходит по другому принципу.
3. Корпусные детали нагреваются меньше.
4. Благодаря меньшему количеству клапанов, снижены расходы энергии на преодоление сил трения.
5. В конструкции дизеля отсутствуют привычные свечи, катушки зажигания, на которые требуется дополнительная энергия от электрогенератора.
6. Коленчатый вал дизеля раскручивается с меньшими оборотами.

В сравнении с дизелями, электрические двигатели считаются более эффективными. Двигатель с самым большим КПД – это электрический. При создании более долговечных аккумуляторных батарей, которым не страшны морозы, автомобильная промышленность постепенно перейдет на выпуск электромобилей в больших количествах.

Энергетическая ценность солярки и бензина

Дизельное топливо состоит из более тяжелых углеводородов, чем бензин. Меньший КПД бензиновой установки сравнительно с дизелем также заключаются в энергетической составляющей бензина и особенности его сгорания. Полное сгорание равного количества солярки и бензина даст больше тепла именно в первом случае. Тепло в дизельном ДВС более полноценно преобразуется в полезную механическую энергию. Получается, при сжигании одинакового количества топлива за единицу времени именно дизель выполнит больше работы.

Также стоит учитывать особенности впрыска и создание надлежащих условий для полноценного сгорания смеси. В дизель топливо подается отдельно от воздуха, впрыскивается не во впускной коллектор, а напрямую в цилиндр в самом конце такта сжатия. Результатом становится более высокая температура и максимально полноценное сгорание порции рабочей топливно-воздушной смеси.

Резюме

При производстве современных двигателей внутреннего сгорания заводы-изготовители вкладывают большие средства в погоне за повышением КПД своей продукции хотя бы на несколько процентов. С этой целью, инженеры усовершенствуют и усложняют конструкции моторов, используют новые материалы для изготовления отдельных элементов.

Иногда случается, что финансовые затраты разработчиков нецелесообразны, в сравнении с полученным результатом в 2 – 3%. Поэтому бывает выгоднее подвергать стандартные двигатели различным форсированиям, доводкам, доработкам при помощи тюнинговых усовершенствований в небольших ремонтных мастерских. В результате чего увеличивается мощность и прочие тяговые характеристики силовых агрегатов.

О топливной эффективности дизеля

ИЗ более высокого значения коэффициента полезного действия – следует и топливная эффективность. Так, например двигатель 1,6 литра может расходовать по городу всего 3 – 5 литров, в отличие от бензинового типа, где расход 7 – 12 литров. У дизеля намного , сам двигатель зачастую компактнее и легче, а так же в последнее время и экологичнее. Все эти положительные моменты, достигаются благодаря большему значению , есть прямая зависимость КПД и сжатия, смотрим небольшую табличку.

Однако не смотря на все плюсы у него также много и минусов.

Как становится понятно, КПД двигателя внутреннего сгорания далек от идеала, поэтому будущее однозначно за электрическими вариантами – осталось только найти эффективные аккумуляторы, которые не боятся мороза и долго держат заряд.

На этом заканчиваю, читайте наш АВТОБЛОГ.

Понятие коэффициента полезного действия (КПД) может быть применено к самым различным типам устройств и механизмов, работа которых основана на использовании каких-либо ресурсов. Так, если в качестве такого ресурса рассматривать энергию, используемую для работы системы, то результатом этого следует считать объем полезной работы, выполненной на этой энергии.

В общем виде формулу КПД можно записать следующим образом: n = A*100%/Q. В данной формуле символ n применяется в качестве обозначения КПД, символ A представляет собой объем выполненной работы, а Q — объем затраченной энергии. При этом стоит подчеркнуть, что единицей измерения КПД являются проценты. Теоретически максимальная величина этого коэффициента составляет 100%, однако на практике достигнуть такого показателя практически невозможно, так как в работе каждого механизма присутствуют те или иные потери энергии.

Анализ теплового цикла

Тепловой цикл включает в себя четыре термодинамических базовых процесса. Вначале происходит преобразование состояния рабочего тела, а затем, возвращение его в исходное состояние: сжатие, получение тепла, расширение и отвод тепла.

Каждый из этих процессов осуществляется по следующей схеме, которая определяет условия реализации цикла:

1. Изотермический — работа выполняется при постоянной температуре.
2. Изобарический — рабочий цикл реализуется при постоянном давлении.
3. Изометрический — тепловой процесс протекает при постоянном объеме
4. Адиабатический — цикл осуществляется при постоянной энтропии.

Для того чтобы процесс был максимально приближен к обратимому, есть два способа перемещения поршня: изотермический — это означает, что тепло постепенно поступает или выходит из резервуара при температуре, бесконечно отличающейся от температуры газа в поршне, и адиабатический, при котором теплообмен вообще не происходит, газ действует, как пружина.

Таким образом, когда подводится тепло и газ расширяется, температура газа должна оставаться такой же, как и у источника тепла, при этом газ расширяется изотермически. Точно так же позже он будет сжиматься в цикле изотермически, с выделением тепла.

Чтобы выяснить эффективность, нужно проследить за полным циклом двигателя, выяснить, сколько он работает, сколько тепла забирается из топлива и сколько энергии теряется при подготовке к следующему циклу.

Характеристики теплового цикла, связанного с тепловым двигателем, обычно описываются с помощью двух диаграмм изменения состояния: диаграммы PV, показывающей соотношение давление-объем, и диаграммы TS, демонстрирующей пару температура-энтропия.

Для постоянной массы газа работа теплового двигателя представляет собой повторяющийся цикл, и его PV-диаграмма будет выглядеть замкнутой фигурой.

Где теряется эффективность

Забегая вперёд можно констатировать, что для бензиновых двигателей КПД равен примерно 25 процентам. Почему так мало, и чем обусловлены такие цифры? Причины здесь в потерях: если взять некое количество топлива, и обозначить его ста процентами чистой энергии, передающейся мотору, то можно проследить все потери.

• Для начала следует разобрать топливную эффективность. Все мы в курсе, что топливо сгорает не полностью, и некоторая его часть просто выходит в виде отработанных газов и вместе с ними. А это уже потеря примерно четверти эффективности, то есть – минус 25%. Даже инжектор и другие современные системы не решают этого вопроса, хоть и стали очень эффективными.
• Далее идут тепловые потери. Мотор греет себя, воздух, другие элементы и узлы, к примеру, радиатор, охлаждающую жидкость, свой корпус, а также выхлоп. В этом месте эффективность теряет ещё около 35%.
• Немало процентов забирают механические потери. Это поршни, шестерни, кольца, подшипники и прочие элементы и узлы, где присутствует трение. Сюда же относим и нагрузки генератора, который при выработке электроэнергии заметно тормозит коленвал. Несмотря на то, что смазочные материалы стали гораздо эффективнее, вынь да положь ещё двадцать процентов потерь.

И что у нас остаётся в остатке? А всего 20%! Понятно, что это средний показатель, и бензиновые двигатели бывают более эффективными, но насколько – может ещё пять-семь процентов, не больше. Да и двигателей таких совсем немного. Итого из залитых десяти литров топлива, что автомобиль съедает на сто километров пробега, на полезную работу уходить всего два с половиной литра, а остальные семь-восемь литров попросту уходят в потери.

Лучшие двигатели внутреннего сгорания эффективны на 25%

Мощность и КПД

Мощность механизма или устройства равна работе, совершаемой в единицу времени. Работа(A) измеряется в Джоулях, а время в системе Си – в секундах. Но не стоит путать понятие мощности и номинальной мощности. Если на чайнике написана мощность 1 700 Ватт, это не значит, что он передаст 1 700 Джоулей за одну секунду воде, налитой в него. Это мощность номинальная. Чтобы узнать η электрочайника, нужно узнать количество теплоты(Q), которое должно получить определенное количество воды при нагреве на энное количество градусов. Эту цифру делят на работу электрического тока, выполненную за время нагревания воды.

Величина A будет равна номинальной мощности, умноженной на время в секундах. Q будет равно объему воды, умноженному на разницу температур на удельную теплоемкость. Потом делим Q на A тока и получаем КПД электрочайника, примерно равное 80 процентам. Прогресс не стоит на месте, и КПД различных устройств повышается, в том числе бытовой техники.

Напрашивается вопрос, почему через мощность нельзя узнать КПД устройства. На упаковке с оборудованием всегда указана номинальная мощность. Она показывает, сколько энергии потребляет устройство из сети. Но в каждом конкретном случае невозможно будет предсказать, сколько конкретно потребуется энергии для нагрева даже одного литра воды.

Например, в холодной комнате часть энергии потратится на обогрев пространства. Это связано с тем, что в результате теплообмена чайник будет охлаждаться. Если, наоборот, в комнате будет жарко, чайник закипит быстрее. То есть КПД в каждом из этих случаев будет разным.

На что тратиться полезная энергия?

Первый пункт здесь – это потери, возникающие непосредственно при горении топлива, ведь все топливо в двигателе никогда не сгорает, часть его улетает в выхлопную трубу. Эта часть, в среднем, составляет около 25%.

Следующим местом (точнее явлением), куда исчезает энергия, является тепло, выделяемое при горении. Возможно, кто-то из вас еще помнит со времен, проведенных на школьной скамье, что для получения тепла требуется энергия, соответственно, образуемое тепло – это есть потери энергии. Здесь стоит заметить, что тепла при работе двигателя внутреннего сгорания образуется с излишком, что требует внедрения серьезной системы охлаждения.

Далее, кроме тепла, выделяемого от горения, тепло выделяется и при самой работе двигателя, ведь все его части трутся, теряя тем самым часть своей энергии.

Подведя итог, получаем еще порядка 35-40% потерь энергии на образование тепла.

Ну, и третья группа потерь – это потери на обслуживание дополнительного оборудования. Помпа системы охлаждения, генератор, кондиционер и пр. – все они для своей работы тоже потребляют энергию. Энергия эта берется от работы двигателя – в размере порядка 10%.

Подведя итог, получаем, что, сжигая топливо, в реальности на «полезное» дело автомобиль затрачивает лишь четверть, а порой и вовсе пятую часть той энергии, которую вырабатывает его движок. Цифры средние, но разбежка в целом понятна.

Кпд двигателя внутреннего сгорания составляет 20

Одним из наиболее значимых параметров, которые определяют эффективность различных механизмов машины, является КПД двигателя внутреннего сгорания. Что собой представляет данное понятие, от чего зависит коэффициент полезного действия в случае с автомобильным двигателем? Какой двигатель эффективнее: дизельный или бензиновый? Можно ли увеличить КПД двигателя?

Вопрос о том, насколько мощность соответствует КПД двигателя внутреннего сгорания, интересует практически каждого автолюбителя. В идеале чем выше КПД, тем эффективнее должна быть силовая система. Если же переходить от теории к практике, КПД в районе 95 % наблюдается только у электрических двигателей. Если рассматривать двигатели внутреннего сгорания вне зависимости от типа используемого топлива, то об идеальных цифрах можно только рассуждать.

Разумеется, эффективность современных двигателей существенно повысилась, если сравнивать с моделями, которые были выпущены всего 10 лет назад. Выпускаемые в начале 2000 годов 1,5-литровые моторы были рассчитаны на 70 лошадиных сил, к данному параметру претензий не было. Сегодня же при аналогичном объёме речь идет о 150 лошадиных силах и более.

Понятие «КПД двигателя»

Изначально рассмотрим, что такое КПД и как данное понятие рассматривать в аспекте автомобильного двигателя. Коэффициент полезного действия представлен показателем, с помощью которого отображается эффективность конкретного механизма относительно превращения полученной энергии в полезную работу. Показатель отображается в процентном соотношении.

В случае с двигателем внутреннего сгорания речь идет о преобразовании тепловой энергии, которая является продуктом сгорания топлива в цилиндрах мотора. КПД в данном случае отображает фактически реализуемую механическую работу, которая напрямую зависит от того, сколько поршень получит энергии от сгорания топлива. Также на данный параметр влияет итоговая мощность, которую установка отдаёт на коленчатом вале.

Возможно, вас заинтересует статья нашего эксперта, в которой подробно описывается и разбирается двигатель внешнего сгорания.

Что такое роторно-поршневой двигатель Ванкеля? Об особенностях этой разновидности мотора вы сможете узнать из материала нашего специалиста.

Также советуем прочитать статью нашего эксперта, в которой подробно рассматривается двигатель Ибадуллаева.

От чего зависит КПД

Ошибочно полагать, что КПД дизельного или бензинового двигателя может хоть как-то приблизиться к 100 %. На самом деле итоговый параметр во многом зависит от потерь:

1. Потери при сгорании топлива стоит рассматривать первостепенно. Всё топливо, которое поступает в мотор, не может полностью сгорать, поэтому его часть просто улетает в выхлопную трубу. Потери в данном случае составляют около 25 %.
2. Тепловые потери находятся на втором месте по значению. Получение тепла невозможно без энергии. Следовательно, энергия теряется при образовании тепла. Поскольку в случае с двигателем внутреннего сгорания тепло образуется с избытком, возникает необходимость в эффективной системе охлаждения. Однако тепло выделяется не только при сгорании топлива, но также во время работы самого мотора. Это происходит за счёт трения его деталей, поэтому часть энергии он теряет самостоятельно. На эту группу потерь приходится около 35 — 40 %.
3. Последняя группа потерь имеет место в ходе обслуживания дополнительного оборудования. Расход энергии может идти на кондиционер, генератор, помпу системы охлаждения и прочие установки. Потери в данном случае составляют 10 %.

Страшно представить, что у нас остаётся, поскольку в случае с бензиновыми агрегатами это в среднем 20 %, в иных не более 5 — 7 % дополнительно. Следовательно, заливая 10 литров топлива, которые уходят за 100 км пробега, всего 2,5 литра уходит на полезную работу, тогда как остальные 7 — 8 литров считаются пустыми потерями.

Коэффициент полезного действия: дизель или бензин?

Сравнивая коэффициент полезного действия бензинового и дизельного силового агрегата, о низкой эффективности первого стоит сказать сразу. КПД бензинового мотора составляет всего 25 — 30 %. Если речь идет о дизельном аналоге, показатель в данном случае составляет 40 %. О 50 % может идти речь при установленном турбокомпрессоре. КПД на уровне 55 % допустим при условии использования на дизельном ДВС современной системы топливного впрыска в сочетании с турбиной (читайте о том, как работает турбина).

Несмотря на то, что силовые установки конструктивно похожи, разница в производительности существенная, на что влияет принцип образования рабочей топливно-воздушной смеси и дальнейшая реализация воспламенения заряда. Также существенным фактором является вид используемого топлива. Оборотистость бензиновых силовых агрегатов более высока, если сравнивать с дизельными вариантами, но потери намного больше, поскольку полезная энергия расходуется на тепло. Как итог, эффективность преобразования энергии бензина в механическую работу намного ниже, а большая её часть просто рассеивается в атмосфере.

Эффективность бензина и солярки

Находящиеся в составе дизельного топлива углеводороды более тяжёлые, чем бензиновые. Во многом меньший коэффициент полезного действия бензинового мотора обусловлен особенностями сгорания бензинового топлива и его энергетической составляющей. Преобразование тепла в полезную механическую энергию в дизельном двигателе происходит более полноценно, следовательно, сжигание одинакового количества топлива за единицу времени позволяет дизелю выполнить больше работы.

Не стоит также упускать из виду создание необходимых для полного сгорания смеси условий и особенности впрыска. Подача топлива в дизельных моторах происходит отдельно от воздуха, поскольку впрыскивание осуществляется непосредственно в цилиндр на завершающем этапе такта сжатия, а не во впускной коллектор. Как итог, удаётся достичь более высокой температуры, а сгорание каждой порции топлива происходит максимально полноценно.

Повышение КПД двигателя

Топливная эффективность и КПД современных двигателей находятся на своём максимальном уровне, поскольку все усовершенствования, которые только могли иметь место в автомобильной инженерии, уже произошли. Тем не менее, производители стремятся повышать коэффициент полезного действия, но результат, который они получают, никак не сопоставим с огромными ресурсами, усилиями и временем, которое тратят для достижения цели. Итогом является увеличение КПД лишь на 2 — 3 %.

Частично именно эта ситуация стала причиной появления полноценной индустрии так называемого тюнинга двигателя в любой крупной стране. Речь идёт о многочисленных полукустарных мастерских, мелких фирмах и отдельных мастерах, которые доводят традиционные моторы массовых брендов для более высоких показателей, как в плане тяги, так и мощности или КПД. Это может быть форсирование, доработка, доводка и другие ухищрения, определяемые, как тюнинг.

Формулы, используемые на уроках «Задачи на КПД тепловых двигателей».

Относится ли ружьё к тепловым двигателям? Да, так как при выстреле внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

Задача № 1. Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 110,4 МДж потребовалось 8 кг бензина.

Задача № 2. Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 220,8 МДж потребовалось 16 кг бензина.

Задача № 3. Определите КПД двигателя автомобиля, которому для выполнения работы 27,6 МДж потребовалось 2 кг бензина.

Задача № 4. На теплоходе установлен дизельный двигатель мощностью 80 кВт с КПД 30%. На сколько километров пути ему хватит 1 т дизельного топлива при скорости движения 20 км/ч? Удельная теплота сгорания дизельного топлива 43 МДж/кг.

Задача № 5. Патрон травматического пистолета «Оса» 18×45 мм, содержит резиновую пулю массой 8,4 г. Определите КПД патрона, если пуля при выстреле приобрела скорость 140 м/с. Масса порохового заряда патрона составляет 0,18 г, удельная теплота сгорания пороха 3,8 • 106 Дж/кг.

Задача № 6. Первый гусеничный трактор конструкции А. Ф. Блинова, 1888 г., имел два паровых двигателя. За 1 ч он расходовал 5 кг топлива, у которого удельная теплота сгорания равна 30 • 10 6 Дж/кг. Вычислите КПД трактора, если мощность двигателя его была равна около 1,5 кВт.

Задача № 7. Двигатель внутреннего сгорания совершил полезную работу, равную 2,3 • 10 4 кДж, и при этом израсходовал бензин массой 2 кг. Вычислите КПД этого двигателя.

Задача № 8. За 3 ч пробега автомобиль, КПД которого равен 25%, израсходовал 24 кг бензина. Какую среднюю мощность развивал двигатель автомобиля при этом пробеге?

Задача № 9. Двигатель внутреннего сгорания мощностью 36 кВт за 1 ч работы израсходовал 14 кг бензина. Определите КПД двигателя.

Задача № 10. ОГЭ Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, 80 % теплоты, полученной от нагревания, передаёт охладителю. Количество теплоты, получаемое рабочим телом за один цикл от нагревателя, Q₁ =»» 6,3 Дж. Найти КПД цикла ɳ и работу А, совершаемую за один цикл.

Задача № 11. ЕГЭ Тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу А =»» 2,94 кДж и отдаёт за один цикл охладителю количество теплоты Q₂ =»» 13,4 кДж. Найти КПД цикла ɳ.

Это конспект по теме «ЗАДАЧИ на КПД тепловых двигателей». Выберите дальнейшие действия:

>

Adblock
detector

Куда уходит энергия: автомобили с бензиновым двигателем

Только около 12–30% энергии топлива, которое вы заправляете в обычном автомобиле, используется для его движения по дороге, в зависимости от ездового цикла. Остальная энергия теряется из-за неэффективности двигателя и трансмиссии или используется для питания аксессуаров. Таким образом, потенциал повышения эффективности использования топлива с помощью передовых технологий огромен.

• Комбинированный
• Город
• Шоссе

Потребность в энергии на этой диаграмме оценивается для движения по городу с частыми остановками с использованием процедуры испытаний EPA FTP-75.

В транспортных средствах с бензиновым двигателем большая часть энергии топлива теряется в двигателе, главным образом в виде тепла. Меньшее количество энергии теряется из-за трения в двигателе, нагнетания воздуха в двигатель и из него и неэффективного сгорания.

Передовые технологии, такие как регулирование фаз газораспределения и подъема (VVT&L), турбонаддув, непосредственный впрыск топлива и отключение цилиндров, могут использоваться для снижения этих потерь.

Дизельные двигатели имеют более низкие потери и обычно на треть эффективнее своих бензиновых аналогов. Последние достижения в области дизельных технологий и видов топлива делают дизели более привлекательными.

подробнее…

Энергия теряется в трансмиссии и других частях трансмиссии. Такие технологии, как автоматизированные механические коробки передач (АМТ), коробки передач с двойным сцеплением, блокировки и бесступенчатые трансмиссии (вариаторы), могут уменьшить эти потери.

Электрические аксессуары, такие как обогреватели сидений и рулевого колеса, фары, стеклоочистители, навигационные и развлекательные системы, требуют энергии и меньшей экономии топлива.

Потери от аксессуаров, таких как электрические дверные замки и сигнальные лампы, ничтожны, в то время как потери от обогревателей сидений и рулевого колеса и вентиляторов климат-контроля более значительны.

Водяной насос, топливный насос, масляный насос, система зажигания и система управления двигателем используют энергию, вырабатываемую двигателем.

Потери при торможении

Каждый раз, когда вы используете тормоза в обычном транспортном средстве, энергия, первоначально используемая для преодоления инерции и движения транспортного средства, теряется в виде тепла из-за трения в тормозах.

Меньше энергии используется для движения более легкой машины. Таким образом, при торможении более легкого автомобиля тратится меньше энергии. Вес можно уменьшить за счет использования легких материалов и облегченных технологий.

Гибриды, подключаемые гибриды и электромобили используют рекуперативное торможение для восстановления части энергии торможения, которая в противном случае была бы потеряна.

подробнее…

Сопротивление ветру (аэродинамическое сопротивление)

Транспортное средство тратит энергию на то, чтобы убрать воздух с пути, когда движется по дороге — меньше энергии на более низких скоростях и больше с увеличением скорости.

Это сопротивление напрямую связано с формой и передней частью автомобиля. Более гладкие формы транспортных средств уже значительно снизили лобовое сопротивление, но возможно дальнейшее снижение на 20–30%.

подробнее…

Сопротивление качению

Сопротивление качению – это сила сопротивления, вызванная деформацией шины при ее качении по плоской поверхности.

Новые конструкции шин и материалы могут снизить сопротивление качению. Для автомобилей снижение сопротивления качению на 5–7 % увеличивает эффективность использования топлива на 1 %, но эти улучшения должны быть сбалансированы с учетом тяги, долговечности и шума.

подробнее…

Транспортное средство тратит значительное время на холостой ход при вождении по городу (движение с частыми остановками), используя энергию для запуска двигателя и питания водяного насоса, гидроусилителя руля и других аксессуаров.

Интегрированные системы стартера/генератора (ISG), подобные тем, которые используются в гибридах, устраняют работу на холостом ходу, выключая двигатель, когда автомобиль останавливается, и перезапуская его при нажатии на педаль акселератора.

Потребность в энергии на этой диаграмме оценивается для процедуры теста EPA Highway Fuel Economy Test (движение по шоссе со средней скоростью около 48 миль в час и без промежуточных остановок).

В автомобилях с бензиновым двигателем большая часть энергии топлива теряется в двигателе, в основном в виде тепла. Меньшее количество энергии теряется из-за трения в двигателе, нагнетания воздуха в двигатель и из него и неэффективного сгорания.

Передовые технологии, такие как регулирование фаз газораспределения и подъема (VVT&L), турбонаддув, непосредственный впрыск топлива и отключение цилиндров, могут использоваться для снижения этих потерь.

Дизельные двигатели по своей природе имеют меньшие потери и, как правило, на одну треть более эффективны, чем их бензиновые аналоги. Последние достижения в области дизельных технологий и видов топлива делают дизели более привлекательными.

подробнее…

Энергия теряется в трансмиссии и других частях трансмиссии. Такие технологии, как автоматизированные механические коробки передач (АМТ), коробки передач с двойным сцеплением, блокировки и бесступенчатые трансмиссии (вариаторы), могут уменьшить эти потери.

Электрические аксессуары, такие как обогреватели сидений и рулевого колеса, фары, стеклоочистители, навигационные и развлекательные системы, требуют энергии и меньшей экономии топлива.

Потери от аксессуаров, таких как электрические дверные замки и сигнальные лампы, ничтожны, а потери от обогревателей сидений и рулевого колеса и вентиляторов климат-контроля более значительны.

Водяной насос, топливный насос, масляный насос, система зажигания и система управления двигателем используют энергию, вырабатываемую двигателем.

Потери при торможении

Каждый раз, когда вы используете тормоза в обычном транспортном средстве, энергия, первоначально используемая для преодоления инерции и движения транспортного средства, теряется в виде тепла из-за трения в тормозах.

Для движения более легкого автомобиля требуется меньше энергии. Таким образом, при торможении более легкого автомобиля тратится меньше энергии. Вес можно уменьшить за счет использования легких материалов и облегченных технологий.

Гибриды, подключаемые гибриды и электромобили используют рекуперативное торможение для восстановления части энергии торможения, которая в противном случае была бы потеряна.

подробнее…

Сопротивление ветру (аэродинамическое сопротивление)

Транспортное средство тратит энергию на то, чтобы убрать воздух с пути, когда движется по дороге — меньше энергии на более низких скоростях и больше с увеличением скорости.

Это сопротивление напрямую связано с формой и передней частью автомобиля. Более гладкие формы транспортных средств уже значительно снизили лобовое сопротивление, но возможно дальнейшее снижение на 20–30%.

подробнее…

Сопротивление качению

Сопротивление качению — это сила сопротивления, вызванная деформацией шины при качении по плоской поверхности.

Новые конструкции шин и материалы могут снизить сопротивление качению. Для автомобилей снижение сопротивления качению на 5–7 % увеличивает эффективность использования топлива на 1 %, но эти улучшения должны быть сбалансированы с учетом тяги, долговечности и шума.

подробнее…

Движение по шоссе практически не требует работы на холостом ходу. Ездовой цикл EPA по шоссе (HWFET) не включает холостой ход.

Потребность в энергии на этой диаграмме оценивается для 55 % движения по городу и 45 % движения по шоссе. См. оценки для движения по городу и шоссе для получения дополнительной информации.

В транспортных средствах с бензиновым двигателем большая часть энергии топлива теряется в двигателе, главным образом в виде тепла. Меньшее количество энергии теряется из-за трения в двигателе, нагнетания воздуха в двигатель и из него и неэффективного сгорания.

Передовые технологии, такие как регулирование фаз газораспределения и подъема (VVT&L), турбонаддув, непосредственный впрыск топлива и отключение цилиндров, могут использоваться для снижения этих потерь.

Дизельные двигатели имеют более низкие потери и обычно на треть эффективнее своих бензиновых аналогов. Последние достижения в области дизельных технологий и видов топлива делают дизели более привлекательными.

подробнее…

Энергия теряется в трансмиссии и других частях трансмиссии. Такие технологии, как автоматизированные механические коробки передач (АМТ), коробки передач с двойным сцеплением, блокировки и бесступенчатые трансмиссии (вариаторы), могут уменьшить эти потери.

Электрические аксессуары, такие как обогреватели сидений и рулевого колеса, фары, стеклоочистители, навигационные и развлекательные системы, требуют энергии и меньшей экономии топлива.

Потери от аксессуаров, таких как электрические дверные замки и сигнальные лампы, ничтожны, в то время как потери от обогревателей сидений и рулевого колеса и вентиляторов климат-контроля более значительны.

Водяной насос, топливный насос, масляный насос, система зажигания и система управления двигателем используют энергию, вырабатываемую двигателем.

Потери при торможении

Каждый раз, когда вы используете тормоза в обычном транспортном средстве, энергия, первоначально используемая для преодоления инерции и движения транспортного средства, теряется в виде тепла из-за трения в тормозах.

Меньше энергии используется для движения более легкой машины. Таким образом, при торможении более легкого автомобиля тратится меньше энергии. Вес можно уменьшить за счет использования легких материалов и облегченных технологий.

Гибриды, подключаемые гибриды и электромобили используют рекуперативное торможение для восстановления части энергии торможения, которая в противном случае была бы потеряна.

подробнее…

Сопротивление ветру (аэродинамическое сопротивление)

Транспортное средство тратит энергию на то, чтобы убрать воздух с пути, когда движется по дороге — меньше энергии на более низких скоростях и больше с увеличением скорости.

Это сопротивление напрямую связано с формой и передней частью автомобиля. Более гладкие формы транспортных средств уже значительно снизили лобовое сопротивление, но возможно дальнейшее снижение на 20–30%.

подробнее…

Сопротивление качению

Сопротивление качению – это сила сопротивления, вызванная деформацией шины при ее качении по плоской поверхности.

Новые конструкции шин и материалы могут снизить сопротивление качению. Для автомобилей снижение сопротивления качению на 5–7 % увеличивает эффективность использования топлива на 1 %, но эти улучшения должны быть сбалансированы с учетом тяги, долговечности и шума.

подробнее…

Транспортное средство тратит значительное время на холостой ход при вождении по городу (движение с частыми остановками), используя энергию для запуска двигателя и питания водяного насоса, гидроусилителя руля и других аксессуаров. Однако вождение по шоссе почти не включает холостой ход.

Интегрированные системы стартера/генератора (ISG), подобные тем, которые используются в гибридах, устраняют работу на холостом ходу, выключая двигатель, когда автомобиль останавливается, и перезапуская его при нажатии на педаль акселератора.

Примечание. Потребление энергии и потери варьируются от автомобиля к автомобилю. Эти оценки приведены для иллюстрации общих различий в потоке энергии в различных типах транспортных средств во время разных ездовых циклов.

Оценка потребности в энергии основана на анализе более 100 автомобилей, проведенном Национальной лабораторией Ок-Ридж с использованием файлов данных списка тестовых автомобилей Агентства по охране окружающей среды.

Томас, Дж. 2014. Эффективность трансмиссии ездового цикла и тенденции, полученные на основе результатов динамометрии транспортных средств Агентства по охране окружающей среды. САЕ Интерн. Дж. Пассенг. Автомобили — Мех. Сист. 7(4):2014, doi:10.4271/2014-01-2562.

Баглионе, М., М. Дьюти и Г. Панноне. 2007. Методология анализа энергии автомобильной системы и инструмент для определения энергоснабжения и потребности в подсистеме транспортного средства. Технический документ SAE 2007-01-0398, 2007 Всемирный конгресс SAE, Детройт, Мичиган, апрель.

Bandivadekar, A., K. Bodek, L. Cheah, C. Evans, T. Groode, J. Heywood, E. Kasseris, M. Kromer и M. Weiss. 2008. В дороге в 2035 году: сокращение потребления нефти транспортом и выбросов парниковых газов. Лаборатория энергетики и окружающей среды Массачусетского технологического института, отчет № LFEE 2008-05 RP, Кембридж, Массачусетс.

Баглионе, м. 2007. Разработка методологий и инструментов системного анализа для моделирования и оптимизации эффективности систем транспортных средств. Кандидат наук. Диссертация. Университет Мичигана.

Карлсон, Р., Дж. Уишарт и К. Штутенберг, К. 2016. Оценка вспомогательных нагрузок транспортного средства на дороге и с помощью динамометра. САЕ Интерн. J. Топливная смазка. 9(1):2016, doi:10.4271/2016-01-0901.

Родс К., Д. Кок, П. Сохони, Э. Перри и др. 2017. Оценка влияния вспомогательных электрических нагрузок на экономию топлива гибридного электромобиля. Технический документ SAE 2017-01-1155, doi: 10.4271/2017-01-1155.

Этот веб-сайт администрируется Окриджской национальной лабораторией Министерства энергетики США и Агентства по охране окружающей среды США.

Этот веб-сайт находится в ведении Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики США и Агентства по охране окружающей среды США.

Основы электромобилей | NRDC

Это девятый блог из серии о наших приключениях на электромобилях на Среднем Западе.

Отправляясь в наше электрическое путешествие по Среднему Западу, мы хорошо знали о многочисленных преимуществах, которые могут предоставить электромобили (EV): они становятся все более безопасными для окружающей среды, чем их бензиновые аналоги, растущая отрасль поддерживает многие виды новых рабочих мест и отсутствие выбросов выхлопных газов могут обеспечить существенную пользу для здоровья в наших наиболее уязвимых сообществах. После десяти дней за рулем и многочисленных бесед с владельцами, защитниками и производителями электромобилей мы ушли из поездки, ошеломленные бесчисленными дополнительными преимуществами и преимуществами вождения электромобиля. Позвольте нам объяснить:

Что такое электромобили? Эффективность, для одного 

Прежде чем мы углубимся в этот вопрос, что такое электромобиль и как он работает? Электромобиль — это автомобиль, работающий на электричестве, и эта категория шире, чем вы думаете. Он включает в себя подключаемые гибриды, гибриды и электромобили на топливных элементах, но в этом блоге основное внимание будет уделено аккумуляторным электромобилям, иногда называемым BEV. В этих электромобилях нет выхлопных газов, так как электричество от аккумулятора приводит в действие электродвигатель, который затем вращает колеса и отправляет ваш автомобиль вперед.

Подобно тому, как энергоэффективность позволила снизить выбросы в энергетическом секторе, эффективность также является основным фактором очистки транспортного сектора. Электродвигатели делают транспортные средства значительно более эффективными, чем двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Электродвигатели преобразуют более 85 процентов электрической энергии в механическую энергию или движение, по сравнению с менее чем 40 процентами для двигателя внутреннего сгорания. Эта эффективность еще ниже, если учесть потери в виде тепла в трансмиссии, которая представляет собой совокупность компонентов, передающих мощность, создаваемую в электродвигателе или двигателе внутреннего сгорания, на колеса. По данным Министерства энергетики (DOE), в электромобиле около 59-62 процента электроэнергии из сети идет на вращение колес, в то время как автомобили, работающие на газе, преобразуют только около 17-21 процента энергии от сжигания топлива в движение автомобиля. Это означает, что электромобиль примерно в три раза эффективнее автомобиля с ДВС. Потребность в меньшем количестве энергии для питания вашего автомобиля также помогает снизить стоимость.

Электромобили чистые и становятся только чище

Когда речь идет о качестве воздуха и изменении климата, электромобили являются особенно эффективным средством обезуглероживания и сведения к минимуму копоти и смога, поскольку их выбросы связаны с энергетическим сектором, т.к. сетка продолжает становиться чище, как и ваш автомобиль. Критики ошибочно задаются вопросом, действительно ли сегодня электромобили чище, но моделирование, проведенное в рамках EPRI-NRDC, и анализ жизненного цикла, проведенный Союзом обеспокоенных ученых (UCS), окончательно показывают, что это уже так. В среднем электромобиль выбрасывает вдвое меньше углекислого газа, чем автомобиль, работающий на газе. Для электромобилей это включает не только выбросы от электростанции, на которой производится электроэнергия для электромобиля, но и выбросы, связанные с производством самой батареи. Анализ UCS показывает, что даже электромобили, работающие от сети с преобладанием угля, по-прежнему чище, чем их аналоги с ДВС. Сеть может и должна продолжать добавлять чистые, возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнце. Как бы то ни было, мы принесли бы пользу планете, детям, пожилым людям и людям с ранее существовавшими респираторными заболеваниями, одновременно очищая транспортный сектор и поощряя широкое внедрение электромобилей.

Ездить на электромобиле веселее

Не забирай у меня. Возьмем это от Криса, профессионального автогонщика, которого мы встретили недалеко от Чикаго. Она знает все, что нужно знать об автомобилях, и они с мужем решили купить электромобиль Chevrolet Spark, потому что ни один другой автомобиль на рынке не вызывал столько острых ощущений. Или возьмем это от Джейн, трехкратного владельца электромобиля с самопровозглашенной потребностью в скорости, которую мы встретили за пределами Индианаполиса.

Так что же делает электромобили предпочтительным выбором для автолюбителей? Одним словом крутящий момент. В электромобиле мгновенный крутящий момент генерируется электрическим током и магнитными полями в электродвигателе, тогда как газовому двигателю требуется гораздо больше времени, чтобы сжечь газ и провернуть коленчатый вал. Этот мгновенный крутящий момент в электромобиле — это то, что отбрасывает вас назад к сиденью, когда вы ускоряетесь со светофора, оставляя всех остальных в пыли. Насколько хорош крутящий момент электромобиля? Ну, вы можете купить подержанный электромобиль Chevy Spark менее чем за 10 000 долларов, и он даст вам больше крутящего момента, чем Ferrari. Неплохая сделка, если вы спросите меня. 9Электромобили 0003

также обычно имеют низкий центр масс и равномерно распределенный вес из-за их «скейтборда». Это предпочтительный термин производителей электромобилей для шасси или базовой рамы транспортного средства, которая включает в себя аккумуляторную батарею, расположенную по днищу. Аккумуляторная батарея — один из самых тяжелых компонентов электромобиля, который заменяет громоздкий бензиновый двигатель более легким электродвигателем. Наличие всего этого веса у земли помогает автомобилю держаться дороги и мастерски маневрировать в поворотах.

Трансмиссия, или «скейтборд», от более старой версии электрического грузовика Workhorse средней грузоподъемности

Жизнь проще с электромобилем

В то время как противники часто считают необходимость заряжать электромобиль недостатком, а связанное с этим изменение поведения препятствием для внедрения электромобилей, владение электромобилем на самом деле становится еще более удобным для водителей.

Сегодня около 80 процентов зарядки электромобилей происходит дома из-за удобства и более низких затрат по сравнению с большинством общественных зарядок, не говоря уже о ценах на газ, которые уже делают электромобили наиболее финансово подкованным вариантом для некоторых. Поскольку дальность пробега электромобилей продолжает увеличиваться, даже водителям дальнего следования, таким как мы, придется делать меньше пит-стопов, чтобы убедиться, что в их автомобилях достаточно энергии, чтобы добраться до места назначения. Для водителей, которые переключаются с автомобиля, работающего на газе, на электромобиль, на одну работу меньше, поскольку они навсегда покидают заправочную станцию.

Но посещение заправочной станции — не единственное техническое обслуживание, которое сегодня необходимо большинству автомобилей на дорогах: механики регулярно посещают механика для замены жидкостей и различных движущихся частей. Если вы боитесь этих поездок так же, как и мы, задумывались ли вы о переходе на электромобиль? В электромобиле нет двигателя внутреннего сгорания, топливного бака или топливных насосов. Вам не нужно будет менять масло, а благодаря использованию рекуперативного торможения вам не нужно будет менять тормоза так часто. Многие электромобили даже не нуждаются в трансмиссии или не имеют ее. Те, которые имеют гораздо более простую односкоростную систему, в отличие от многоскоростных коробок передач в автомобилях, работающих на газе.

На самом деле, по словам Теслы, их трансмиссия имеет всего около 17 движущихся частей по сравнению с 200 или около того в типичной трансмиссии автомобиля с двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Разница становится еще более очевидной, если принять во внимание сложность узла, приводящего в движение автомобиль: двигатель с ДВС состоит из сотен движущихся частей, тогда как у электродвигателя обычно всего 2. С увеличением сложности увеличиваются затраты — не только первоначальные, но и дополнительные. снова, когда вам нужно тратить деньги на обслуживание сложных машин, которыми являются автомобили с ДВС. Электромобиль может в краткосрочной перспективе сэкономить деньги на топливе, а в долгосрочной перспективе сделать жизнь еще более удобной при обслуживании.

Электромобили скрытны

Когда мы впервые включили наш Chevy Bolt, мы сразу же заметили, насколько он тихий. По общему признанию, поначалу это может немного нервировать — мы даже не были уверены, включено ли оно! Но это беспокойство вскоре переросло в возбуждение, так как мы могли легко слушать музыку или вести беседу за рулем, не крича.

Преимущества бесшумной транспортировки выходят далеко за рамки удобства пассажиров. Шумовое загрязнение от транспортных средств, в том числе автобусов, в городских кварталах — это не просто неприятность, это фактор, способствующий широкому спектру заболеваний. Поскольку тенденция к урбанизации продолжается, становится все более важным, чтобы мы эффективно боролись с шумовым загрязнением. Электрификация автомобилей, автобусов, грузовиков и других шумных транспортных средств может помочь уменьшить многие виды загрязнения и помочь всем нам лучше спать по ночам.

Технология электромобилей продолжает совершенствоваться

Правомерная критика электромобилей заключается в том, что их запас хода может существенно уменьшиться в экстремально холодную погоду. Это было проблемой, которую мы неоднократно слышали во время нашей поездки по Среднему Западу, когда электрические автобусы в таких городах, как Индианаполис, испытывают снижение диапазона более чем на 40 процентов по сравнению с указанным диапазоном при 0 градусов по Фаренгейту. В этом случае производитель автобусов согласился поставить в Индианаполис инфраструктуру беспроводной зарядки, чтобы гарантировать, что автобусы смогут выполнять свои маршруты даже в самые холодные зимние дни, но эту проблему можно решить с помощью новых химических элементов аккумуляторов, которые не так чувствительны к климату. холод, или просто батареями с большей дальностью.

Вот как наш Bolt показал нам, сколько заряда батареи у нас осталось, а также внутреннюю и внешнюю температуру. Как видите, погода в тот день не требовала особого охлаждения, поэтому большая часть заряда батареи ушла на управление автомобилем.

Исследования показывают, что основной причиной уменьшения запаса хода в холода является использование обогрева салона автомобиля. Ранее в этом году AAA выпустила исследование, которое показало 12-процентное снижение дальности действия в холодную погоду (20 градусов по Фаренгейту) без включенного HVAC, но после включения обогревателя дальность действия упала на 41 процент. Это говорит о том, что есть много возможностей для улучшения, чтобы сделать отопление автомобиля более эффективным. Фактически, несколько производителей автомобилей уже работают над инновационными решениями. Многие электромобили, в том числе наш Chevy Bolt, оснащены подогревом руля и сидений. Оказывается, это на самом деле гораздо более эффективный способ согреть пассажиров, чем обдувать пространство вокруг них горячим воздухом. Попав под дождь во время грозы на Среднем Западе, мы опробовали эти функции обогрева и обнаружили, что на самом деле предпочитаем их.

Другие производители, в том числе Nissan, заменили электрический нагревательный элемент гораздо более эффективным тепловым насосом. В этой конструкции используется то же оборудование, которое используется для кондиционирования воздуха в автомобиле, для его обогрева, и было обнаружено, что этот процесс снижает потребление энергии, необходимой для обеспечения комфорта пассажиров, на 50 процентов. Поскольку для обогрева и охлаждения пассажира требуется меньше энергии от батареи, больше энергии можно использовать, чтобы доставить его туда, куда ему нужно.

Вы действительно должны попробовать один из них

После 10 дней в нашем электромобиле мы были впечатлены не только опытом вождения и всеми чемпионами электромобилей, которых мы встретили по пути, но также любопытством и интересом людей к нашей машине и наше путешествие. Когда мы заряжались, к нам подходили незнакомцы и задавали вопросы о том, на чем мы едем, как далеко он может проехать или сколько времени потребуется для зарядки. В эти первые дни внедрения электромобилей у всех по понятным причинам возникают тысячи вопросов, от того, как они работают, до того, как они могут их получить? Электромобили новые. Они классные. Они загадочно молчат. Важно, чтобы производители электромобилей, дилерские центры, городские политики и, да, водители электромобилей ответили на эти вопросы и помогли привлечь больше людей. Как только вы сядете за руль, у вас возникнет единственный вопрос: когда я смогу сделать это снова?

Мы отправились в поездку на электромобилях по Среднему Западу, чтобы поговорить о транспортной политике, подчеркнуть и без того растущую пользу электромобилей для местной экономики и разрушить стереотипы о том, что значит быть водителем электромобиля. Мы публикуем в блоге наши выводы, в том числе советы для других начинающих путешественников и политические предложения для дальнейшего прогресса.

Другие блоги, связанные с нашим электрическим приключением, включают:

• Вождение (включено) Чистая энергия: путешествие по Среднему Западу на электромобиле
• Положение в Штатах: электромобили и политика в отношении электромобилей на Среднем Западе
• Отчет о поездке: как жители Огайо покупают электромобили (это должно быть проще)
• Как избежать беспокойства по поводу дальности поездки с помощью контрольного списка для поездки на электромобиле
• Отчет о поездке: мультимодальные перевозки городов Среднего Запада
• Электромобили Среднего Запада на 5 картах
• Основы зарядки электромобилей
• Отчет о поездке: о взимании платы с чемпионов и государственной политике

Хотите вступить в бой? Мы нанимаем.

Рекордная эффективность для газового двигателя

Кристиан Бах, Швейцарская федеральная лаборатория материаловедения и технологии

В конце мая в Брюсселе состоялась итоговая встреча проекта «Горизонт 2020» «ГазОн» с Комиссией ЕС. Целью этого проекта ЕС было дальнейшее развитие газовых двигателей для автомобилей и фургонов. В нем приняли участие около 20 партнеров, в том числе ETH Zurich и Empa, а также четыре европейских производителя автомобилей и известные поставщики. Транспортные средства, работающие на газу, обычно выбрасывают меньше загрязняющих веществ, чем бензиновые или дизельные автомобили. Они, вероятно, приобретут значение в будущем из-за того, что они могут питаться от возобновляемых источников энергии.

Помимо электрических и водородных силовых агрегатов, газовые двигатели также играют важную роль в Швейцарском центре компетенций по энергетическим исследованиям в области мобильности («SCCER Mobility»), возглавляемом ETH Zurich. Это связано с тем, что автомобили, работающие на предварительно обработанном биогазе или синтетическом метане («электронный газ»), имеют очень низкий уровень выбросов CO ₂ . Синтетический метан производится из возобновляемой избыточной электроэнергии и CO ₂ . Предварительно обработанный биогаз и синтетический метан можно смешивать по желанию. Благодаря октановому числу до 130 они обладают значительно более высокой детонационной стойкостью, чем бензин, что делает их идеальным топливом для двигателей внутреннего сгорания. При высоких нагрузках, например, на автомагистралях, автомобили с газовым двигателем уже достигают более высокой эффективности, чем бензиновые двигатели.

Тем не менее, эффективность все еще может быть значительно увеличена благодаря высокой детонационной стойкости метана, поскольку современные газовые двигатели в легковых автомобилях, как правило, представляют собой лишь слегка адаптированные бензиновые двигатели, т. е. концепции, которые еще не были оптимизированы для работы с метаном. Чтобы выявить этот неиспользованный потенциал, в 2015 году был запущен проект ЕС «GasOn». Исследователи из ETH Zurich и Empa также приняли участие в этом проекте в рамках рабочего пакета, возглавляемого Volkswagen Group Research.

Газовый двигатель

Для газового двигателя объемом два литра реализован высокоэффективный процесс сгорания: бедная газовая смесь воспламеняется с помощью форкамеры размером с наперсток, успокоенной потоком. В лаборатории аэротермохимии и систем горения ETH проводились базовые эксперименты на оптически доступных двигателях. Они использовались для исследования поведения воспламенения в форкамере и перетекания горячих лучей в основную камеру сгорания. На основе этих данных были разработаны численные инструменты для детального расчета процессов с помощью компьютерного моделирования. Эти результаты позволили Volkswagen Group Research оптимизировать конструкцию форкамеры и основной камеры сгорания. Ученые Empa соответствующим образом настроили двигатель и исследовали процесс сгорания. Была использована система управления двигателем, разработанная Институтом динамических систем и технологий управления в ETH Zurich, которая координирует сложную общую систему и в то же время позволяет адаптироваться к новым открытиям.

Результат: Рекордная эффективность для двигателей легковых автомобилей

По сравнению с современным уровнем техники потребление нового газового двигателя с форкамерным процессом сгорания было снижено на 20 процентов (в пересчете на стандартное потребление WLTP для среднеразмерного легкового автомобиля). ). Пиковая эффективность в лучшей конфигурации двигателя составляла более 45 процентов, при этом эффективность достигала более 40 процентов в широком рабочем диапазоне. Такие значения в настоящее время достигаются только двигателями значительно большей мощности, например, используемыми в коммерческих транспортных средствах, стационарных или морских машинах. 45 процентов — это новый рекорд для двигателей легковых автомобилей. Для сравнения, бензиновые двигатели обычно имеют КПД от 35 до 40 процентов. Проект GasOn еще не занимался обработкой выхлопных газов такого двигателя; по-прежнему необходимы дальнейшие исследования из-за процесса сжигания обедненной смеси.

В целом было показано, что газовые двигатели имеют потенциал для достижения такой же эффективности, как (значительно более высокие) дизельные двигатели. Кроме того, они могут легко работать с любой смесью возобновляемого биогенного или синтетического метана и, таким образом, достигать очень низких выбросов CO ₂ . Участвующие производители транспортных средств теперь собираются выяснить, как результаты проекта GasOn могут быть перенесены на серийные автомобили.

Узнать больше

Pinnacle Engines разрабатывает эффективный бензиновый двигатель с низким уровнем выбросов с использованием суперкомпьютеров

Предоставлено Швейцарские федеральные лаборатории материаловедения и технологий

Цитата : Рекордная экономичность для газового двигателя (2019, 20 июня) получено 13 сентября 2022 г. с https://phys.org/news/2019-06-efficiency-gas.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Эффективность преобразования топлива – x-engineer.org

Двигатели внутреннего сгорания производят механическую работу (мощность) за счет сжигания топлива. В процессе сгорания топливо окисляется (сгорает). Этот термодинамический процесс высвобождает теплота , которая частично преобразуется в механическую энергию .

Давайте рассмотрим двигатель внутреннего сгорания как систему с определенной границей. В исходном состоянии двигатель будет содержать около реагентов , в основном топливо и воздух. После процесса сгорания двигатель будет находиться в конечном состоянии, содержащем продукты сгорания (выхлопные газы).

Изображение: Схема процесса горения

Применение первого закона термодинамики в нашу систему двигателя, между начальным и конечным состоянием, дает:

\[Q_{RP} – W_{RP}=U_P – U_R \tag{1}\]

где:

Q [J] – теплопередача
Вт [Дж] – механическая работа
U [Дж] – внутренняя энергия
Тл [К] – температура
p [Па] – давление
В [м ³ ] – объем

Эффективность сгорания

В реале приложений двигателя, процесс сгорания является неполным . Это означает, что не все энергосодержание топлива, подаваемого в двигатель, высвобождается в процессе сгорания. Существует несколько факторов, которые могут влиять на процесс сгорания, наиболее важными из которых являются подача топлива и воздуха и распыление топлива (размер капель).

Топливу внутри цилиндра для горения требуется воздух (кислород). При недостатке кислорода сгорает не все топливо, поэтому при сгорании выделяется только часть энергии (например, около 96 %).

Если проанализировать отработавший газ двигателя внутреннего сгорания, то можно увидеть, что он содержит как продукта неполного сгорания (окись углерода CO, оксиды азота NO _x , несгоревшие углеводороды HC, сажа PM), так и продукта полного сгорания (углекислый газ CO ₂ и вода H ₂ O).

Изображение: Функция полноты сгорания от коэффициента эквивалентности топлива и воздуха

Если двигатель работает в условиях обедненной смеси , количество продуктов неполного сгорания небольшое, поскольку имеется избыток кислорода. В условиях работы с обогащенным эти количества становятся более значительными, поскольку кислорода недостаточно для завершения сгорания топлива.

Поскольку часть химической энергии топлива не полностью высвобождается внутри двигателя в процессе сгорания, полезно определить эффективность сгорания.

Эффективность сгорания  η _c  [-] определяется как отношение между энергией, выделяемой сгоревшим топливом, и теоретическим энергосодержанием массы топлива в течение одного полного цикла двигателя.

\[\eta_c = \frac{H_R (T_A) – H_P (T_A)}{m_f \cdot Q_{HV}} \tag{2}\]

где:

H _R [J] – энтальпия (внутренняя энергия) реагента
H _P [Дж] – энтальпия (внутренняя энергия) продукта
T _A [К] – температура окружающей среды
m _f [кг] – масса топлива, вводимого за цикл
Q _HV [Дж/кг] – теплотворная способность топлива

Теплотворная способность

теплота сгорания ) фиксированного количества топлива, это количество теплоты, выделяющееся при его сгорании. Теплота сгорания топлива — это величина теплоты реакции, измеренная при постоянном давлении/объеме и стандартной температуре (26 °C) для полного сгорания единицы массы топлива.

Любое топливо имеет два типа теплоты сгорания:

• высшая теплота сгорания (ВТС), также известная как высшая теплота сгорания
• низшая теплота сгорания (НТС), также известная как чистая теплотворная способность вычитая теплоту испарения воды из более высокой теплотворной способности)

Например, в таблице ниже мы можем увидеть теплотворную способность для наиболее распространенных и альтернативных видов топлива, используемых в двигателях внутреннего сгорания:

Fuel	Lower heating value [MJ/kg]	Higher heating value [MJ/kg]
Hydrogen	119. 96	141.88
Natural gas	47.13	52.21
Conventional gasoline	43.44	46.52
Conventional diesel	42.78	45.76
Ethanol	26.95	29.84
Liquefied Petroleum Gas (LPG)	46.60	50.14
Liquefied Natural Gas (LNG)	48.62	55.19
Butane	45.27	49,20
Пропан	46,28	50,22

Тепловой эффективность. В реальность. В реальность. В реальность. В реальность. В реальность. В значительстве.

КПД термического преобразования определяется как отношение работы за цикл W _c [Дж] к энергии, выделяемой при сгорании топлива.

\[\eta_t = \frac{W_c}{H_R (T_A) – H_P (T_A)} \tag{3}\]

КПД термического преобразования показывает, сколько сгоревшего топлива преобразуется в полезную механическую работу.

Эффективность преобразования топлива

Эффективность преобразования топлива определяется как отношение между полезной механической работой, производимой двигателем, и теоретическим содержанием энергии в топливной массе.

\[\eta_f = \frac{W_c}{m_f \cdot Q_{HV}} \tag{4}\]

Работа за цикл Вт _c [Дж] может быть записана как функция мощности двигателя и скорость:

\[W_c = \frac{P \cdot n_R}{N} \tag{5}\]

где:

P [Вт] – мощность двигателя (указана)
Н [об/с] – число оборотов двигателя
n _R [-] – число оборотов коленчатого вала на каждый рабочий такт на цилиндр

Масса топлива , израсходованная на цикл двигателя м _f [кг] можно записать как функцию массового расхода топлива и частоты вращения двигателя:

\[m_f = \frac{\dot{m}_f \cdot n_R}{N} \tag{6}\]

где m _f (точка) [кг/с] – массовый расход топлива.

Замена (5) и (6) в (4) дает выражение функции эффективности преобразования топлива от мощности двигателя, массового расхода топлива и теплотворной способности топлива:

\[\eta_f = \frac{P}{ \dot{m}_f \cdot Q_{HV}} \tag{7}\]

Удельный расход топлива двигателем SFC [кг/Дж] — отношение массового расхода топлива к приведенной мощности двигателя:

\[SFC = \frac{\dot{m}_f}{P} \tag{8}\]

Замена ( 8) в (7) дает выражение функции эффективности преобразования топлива от удельного расхода топлива и теплоты сгорания топлива:

\[\eta_f = \frac{1}{\text{SFC} \cdot Q_{HV}} \ tag{9}\]

Эффективность преобразования топлива также является произведением эффективности сгорания и эффективности теплового преобразования.

Эффективность преобразования топлива двигателем составляет 30,7 %.

Не забудьте поставить лайк, поделиться и подписаться!

Что, Как, Разные Типы и Факты – Lambda Geeks

В этой статье мы обсудим тему КПД двигателя внутреннего сгорания. Двигатели внутреннего сгорания обычно используются в локомотивах для их запуска.

Двигатели внутреннего сгорания или двигатели внутреннего сгорания используют тепловую энергию сгоревшего топлива и преобразуют ее в механическую энергию. Скорость локомотивов зависит от того, насколько быстро цикл сгорания повторяется внутри двигателя. В этой статье мы подробно изучим двигатели внутреннего сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания – это тепловые двигатели, внутри которых топливо сгорает с помощью окислителя. Полученная тепловая энергия преобразуется в механическую энергию путем толкания поршня к нижней части цилиндра

Поршень движется вперед и назад, совершая возвратно-поступательное движение. Возвратно-поступательное движение поршня направлено на коленчатый вал. Коленчатый вал начинает вращаться, в результате чего вращаются и колеса. Мы подробно изучим двигатели внутреннего сгорания в следующих разделах этой статьи.

Двигатели внутреннего сгорания работают путем преобразования тепловой энергии, образующейся после сжигания топлива в присутствии окислителя, в механическую энергию. Когда поршень находится в верхней мертвой точке, происходит сгорание топлива, в результате чего выделяется некоторое количество тепловой энергии.

Эта энергия толкает поршень в нижнюю мертвую точку. Поршень снова перемещается в верхнюю мертвую точку по инерции, на этот раз выхлопные газы выбрасываются через выпускной клапан. Поршень соединен с кривошипом через шатун, который преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное.

Изображение предоставлено: Кристиан Квинзакара, pV-диаграмма цикла Карно, CC BY-SA 4.0

Теперь мы знаем, как работают двигатели внутреннего сгорания. Мы знаем, что внутренний двигатель может производить свою собственную работу.

Теперь поговорим об эффективности внутренней эффективности. Он определяется как количество работы, которую двигатель произвел на тепло, подведенное к двигателю.

Математически КПД определяется как-

Тепловой КПД двигателя внутреннего сгорания представляет собой отношение полезного тепла к общему подводу тепла к системе.

Источник тепла обеспечивает теплом тепловую машину, а радиатор поглощает все отработанное тепло двигателя. Полезное тепло используется в качестве работы двигателя. Тепловая эффективность двигателя внутреннего сгорания приведена в разделе, приведенном ниже-

Объем цилиндра называется рабочим объемом, который представляет собой максимальный объем воздушно-топливной смеси, который может быть принят.

Объемный КПД — это отношение воздушно-топливной смеси, поступающей внутрь цилиндра, к общему объему цилиндра или рабочему объему. Математически объемный КПД двигателя внутреннего сгорания приведен в разделе ниже-

Общий КПД любого теплового двигателя учитывает все виды КПД, а именно тепловой КПД, механический КПД, объемный КПД и т. д.

Математически общий КПД двигателя внутреннего сгорания равен –

Механический КПД — это КПД, с которым работают механические компоненты внутри двигателя внутреннего сгорания.

К механическим компонентам относятся поршень, клапаны, цилиндр поршневого пальца и т. д. Двигатель работает, когда эти механические компоненты работают в гармонии друг с другом. Механический КПД — это соотношение между двумя вещами: выходом и затратами труда.

Различные двигатели внутреннего сгорания имеют разный КПД. Эффективность зависит от механического КПД, типа используемого топлива, типа двигателя и т. д.

Наиболее эффективные двигатели внутреннего сгорания имеют КПД 50 %, а двигатели, разрешенные для использования на дорогах, имеют КПД от 20 до 30 %. Двигатели внутреннего сгорания не так эффективны, как мы думаем, поскольку коэффициент преобразования энергии очень низок.

В предыдущих разделах мы видели формулу расчета КПД двигателя внутреннего сгорания. В этих разделах мы не обсуждали, как найти величины, используемые в этой формуле.

Совершенная работа определяется как чистое полезное тепло, полученное от подведенного тепла. Таким образом, чистую работу можно найти, просто вычитая тепловложение и теплоотдачу. Разница между ними даст нам чистую производительность. Когда мы делим выходную мощность на количество подведенного тепла, мы получаем значение КПД. Мы уже обсуждали формулу в предыдущих разделах.

Мы уже говорили о максимальном КПД двигателей внутреннего сгорания. Электромобили не сжигают топливо для движения.

С другой стороны, электрические двигатели имеют более высокий КПД, чем двигатели внутреннего сгорания. Коэффициент преобразования энергии электродвигателя составляет 85%. Таким образом, мы можем сказать, что электродвигатели имеют КПД около 80%-85%, тогда как максимальный КПД двигателя внутреннего сгорания может достигать почти 50%.

Газовые турбины представляют собой механические устройства, преобразующие тепловую энергию пара в механическую энергию. Затем механическая энергия будет преобразована в электрическую энергию, которая производится с помощью генератора.

Газовые турбины имеют КПД около 35-40%. Это больше, чем у большинства двигателей внутреннего сгорания. Но мы не используем газовые турбины в локомотивах из-за размера. Двигатели внутреннего сгорания компактны по размеру, тогда как газовые турбины огромны и используются в приложениях с высокими скоростями.

Для повышения эффективности двигателей внутреннего сгорания мы используем следующие методы-

• Уменьшая отторжение на тепло
• Высокий коэффициент сжатия
• Использование смеси Lean Fula
• Запуск двигателя в оптимальных условиях

Эффективность газовых турбин может быть выше. Мы уже обсуждали числа в предыдущих разделах. Но причина, по которой они не используются в транспортных средствах, заключается в размере турбины.

Размер газовой турбины очень велик. Вот почему турбины используются в самолетах, а не в транспортных средствах. Газовые турбины используются там, где требуется высокая скорость. Двигатели внутреннего сгорания компактны по размеру, поэтому они используются в транспортных средствах, а газовые турбины — нет.

Топливоэффективные двигатели внутреннего сгорания (ДВС) Technologies Worldwide

НЬЮ-ЙОРК, 7 февраля 2012 г. /PRNewswire/ —Reportlinker.com сообщает, что в его каталоге доступен новый отчет об исследовании рынка:

Топливосберегающие двигатели внутреннего сгорания (ДВС) Technologies Worldwide

pr&utm_campaign=Automotive_Part_Store

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) приводят в действие наши автомобили, грузовики, большие буровые установки, поезда, генераторные установки, корабли и множество других приложений по всему миру. К сожалению, обычные ДВС имеют низкий КПД — большинство из них преобразует только 30% топлива в полезную работу, и это при оптимальных условиях. При учете холостого хода и неоптимальных скоростей КПД падает до 15-20%. Это означает, что на каждый галлон топлива, залитого в двигатель, только от 15 до 20% энергии этого топлива когда-либо преобразуется в полезную механическую энергию в типичных условиях. Остальные 80-85% энергии, содержащейся в топливе, тратятся впустую – на трение, тепловые потери, неполное сгорание и другие неэффективности, характерные для обычных ДВС.

Вдохновленные текущим глобальным вниманием к сокращению выбросов углерода, содействию устойчивому развитию и повышению эффективности использования энергии, мировые правительства и лидеры отрасли стимулируют большой интерес, исследования и инвестиции в повышение эффективности ДВС. Такие разные компании, как автогиганты Ford Motor Company и Toyota, производители двигателей в США и Европе, горстка крошечных стартапов из Силиконовой долины и Массачусетского технологического института, расширяют границы эффективности ДВС. Вообще говоря, показатели эффективности ДВС бывают двух видов: (1) специализированные компоненты, надстройки и вспомогательные системы, которые встроены в базовую конструкцию обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания; и (2) сильно модифицированные или новые конструкции двигателей, которые направлены на перепроектирование двигателя внутреннего сгорания с нуля с использованием альтернативных и новых конструкций и процессов. Меры из первой группы более широко применяются в существующей автомобильной промышленности и производстве двигателей внутреннего сгорания, где производители сосредоточены на постепенном обновлении конструкции обычных двигателей. Эти технологии включают отключение двигателя, отключение цилиндров, изменение фаз газораспределения и подъема, турбокомпрессоры и нагнетатели, непосредственный впрыск топлива, двигатели меньшего объема, гибридные и неполные гибридные системы и воспламенение от сжатия с однородным зарядом. Эти меры применяются к традиционным конструкциям с относительно небольшими изменениями. Вторая категория мер по повышению энергоэффективности ДВС обеспечивает более радикальный отход от условностей и продвигается в основном различными малыми и средними стартапами и фирмами венчурного капитала, наряду с прорывными. целевые государственные гранты и другие механизмы финансирования. Эти усилия значительно изменили конструкцию двигателей внутреннего сгорания и включают в себя переработанные камеры сгорания, конструкции с противоположными поршнями, конструкции двигателей с разделенным циклом, двигатели с оппозитными поршнями / оппозитными цилиндрами и обновленные конструкции роторных двигателей. Сторонники и инвесторы этих технологий сосредотачиваются на нынешнем отсутствии интереса более крупной отрасли к прорывным технологиям ICE и вызывают гонку за коммерциализацией потенциальных новых технологий. Поэтому сейчас наступило захватывающее время в инженерной и технологической отрасли ДВС. Основные отраслевые инвестиции в модернизацию конструкции повысят типичный КПД двигателя с 15-20% до более чем 30%. Некоторые из потенциально прорывных/модернизированных систем заявляют об эффективности выше 40 и 50%, хотя коммерциализация этих технологий еще не достигнута. Соответственно, многие инсайдеры отрасли и производители товаров длительного пользования делают ставку на резкое увеличение спроса на энергоэффективные ДВС в транспортной отрасли и отраслях распределенной генерации по всему миру. Ожидания обусловлены отсутствием обозримой технологической зрелости в ближайшем будущем и конкуренцией со стороны топливных элементов, электродвигателей и аккумуляторов для транспорта, а также других предполагаемых высокоэффективных решений для транспорта и распределенной генерации. Таким образом, в то время как разрыв между спросом на двигатели с более высоким КПД и доступными высокоэффективными технологиями продолжает увеличиваться, индустрия ДВС делает ставку на то, чтобы заполнить этот разрыв быстрее, чем топливные элементы или другие технологически незрелые решения. Спрос на энергоэффективные ДВС заметно вырос. с продолжающимся восстановлением экономики. После стагнации в 2008 и 2009 гг., эффективный спрос на ICE сильно восстановился в 2010 и 2011 годах, увеличившись с общей глобальной стоимости в 80 миллиардов долларов в 2009 году до 121 миллиарда долларов в 2011 году. С 2006 по 2011 год рынок показал общий рост на 70 миллиардов долларов, что эквивалентно совокупному годовому темпу роста. (CAGR) почти на 19%. Ожидается, что к 2021 году эффективный рынок ДВС значительно расширится, несмотря на краткосрочное ослабление на развивающихся рынках. В частности, ожидается, что к 2021 году мировой рынок достигнет 401 миллиарда долларов, что эквивалентно 10-летнему среднегодовому темпу роста почти в 13%. Прогнозируемое расширение рынка эффективных двигателей внутреннего сгорания прочно закрепится в автомобильной промышленности и производстве легких грузовиков. Другие ключевые рынки включают наземный транспорт, распределенную энергетику, морской транспорт и промышленное/механическое использование, включая добычу полезных ископаемых, добычу нефти, очистку сточных вод и многие другие отрасли, где механическая энергия обычно не обеспечивается электродвигателями. Существенным преимуществом этих множественных факторов является то, что спрос на эффективные технологии ДВС более устойчив по сравнению с товарами, которые обслуживают более ограниченные рынки. В то время как автомобильный и транспортный рынки отличаются высокой конкуренцией, другие нетранспортные рынки предоставляют разнообразные нишевые возможности, которые могут быть доступны стартапам с хорошим положением.

Топливно-сберегающие двигатели внутреннего сгорания Глобальные рынки

содержит исчерпывающие данные о мировом рынке эффективных технологий ДВС (деактивация двигателя, деактивация цилиндров, изменение фаз газораспределения и подъема клапанов, турбокомпрессоры и нагнетатели, непосредственный впрыск топлива, воспламенение от сжатия с однородным зарядом, двигатели с уменьшенным рабочим объемом, гибриды и неполные гибриды, двигатели с разделенным циклом и конструкции двигателей с оппозитными поршнями и цилиндрами. Рыночные данные представлены для исторических (с 2006 по 3 кв. 2011 г.) и прогнозных (с 4 кв. 2011 г. до 2021 г.) данных о размере рынка в долларовом выражении. стоимость поставок продукции. В отчете определяются ключевые тенденции, влияющие на рынок, а также тенденции, способствующие росту, и основные проблемы для дальнейшего развития рынка. В отчете также представлены ведущие стартапы и признанные производители экономичных двигателей внутреннего сгорания, которые наиболее актуальны для экономичных двигателей внутреннего сгорания. промышленность

Глава 1 Краткий обзор

Область применения

Глобальное использование топлива и эффективность

Рисунок 1-1: Реализованная экономия энергии на транспорте, Канада, 1990–2008 гг. (баррели нефтяного эквивалента и расход топлива двигателя)

Рисунок 1-2. Стандарты топливной эффективности легковых и легких грузовиков США (CAFE), 1978–2010 гг.0003

Таблица 1-1: Обзор технологий EICE

Экологические и социальные преимущества экономичных двигателей внутреннего сгорания

Рисунок 1-3: Процент топлива, потребляемого двигателями EICE по сравнению с обычными двигателями внутреннего сгорания, на единицу мощности

Оценка рынка EICE

Деактивация двигателя

Деактивация цилиндров

Регулировка фаз газораспределения и подъема клапанов

Турбокомпрессоры и нагнетатели

Прямой впрыск топлива

Зажигание от сжатия с однородным зарядом

Двигатель с уменьшенным рабочим объемом

Гибридный и частично гибридный

Двигатели с разделенным циклом

Двигатели с оппозитными поршнями/оппозитными цилиндрами

Общий рынок EICE

Диапазоны стоимости обычного ДВС

Рисунок 1-5: Диапазоны стоимости двигателя ($/лошадиная сила)

Диапазоны стоимости компонентов EICE

(в процентах от общей стоимости обычного ДВС)

Снижение выбросов в атмосферу

Таблица 1-3: Постепенное снижение выбросов CO2 за счет внедрения специализированных компонентов и вспомогательных систем

Рисунок 1-6: Стандарты топливной эффективности транспортных средств для США, Европейского Союза, Японии и Китая, включая принятые и предлагаемые Стандарты.

Баланс мощности (производительности) и эффективности

Исследования и разработки

Цепочка поставок EICE

Рисунок 1-7: Цепочка поставок EICE Technologies

Продвижение продукта EICE

Создание рабочих мест

Таблица 1-4: Годовые показатели производительности труда для технологий EICE (единиц в эквиваленте полной занятости в год)

Рисунок 1-8: Годовое создание рабочих мест для всех технологий EICE, 2007–2021e ( Количество рабочих мест в эквиваленте полной занятости, созданных или потерянных в год)

Конкурентные профили

Конечные пользователи EICE

Таблица 1-5: Категории конечных пользователей EICE

0003

Резюме

Рисунок 1-10: Мировой рынок технологий EICE (млрд долларов США)

Глава 2. Обзор экономичных двигателей внутреннего сгорания

Область применения

Рисунок 2-1: Реализованная экономия энергии на транспорте, Канада, 1990-2008 гг. (BOE)0003

Рисунок 2-2. Стандарты топливной эффективности легковых и легких грузовиков США (CAFE), 1978–2010 гг. и автомобильная промышленность

Производство электроэнергии

Производство строительного оборудования

Промышленное применение

Добыча энергетических ресурсов

Добыча и обработка материалов

Промышленный процесс

Прочее

Топливосберегающие системы ДВС: описание и требования к системе

Таблица 2-1: Обзор технологий EICE

Двигатели меньшего рабочего объема

Гибридные и частично гибридные системы

Новые конструкции систем

Двигатели с разделенным циклом

Двигатели с оппозитными поршнями и цилиндрами

Высокоэффективный гибридный цикл

Технологии, не связанные с эффективностью двигателя

Обычные и эффективные двигатели внутреннего сгорания: где провести черту?

Экологические и социальные преимущества экономичных ДВС

Сокращение расхода топлива и экономия затрат

Рисунок 2-4: Процент топлива, потребляемого для ЭДВС по сравнению с обычными ДВС, на единицу мощности

Энергетическая безопасность

Преимущества парникового газа

Сравнение с другими конкурирующими технологиями

РЕЗЮМЕ

ГЛАВА 3 Двигатели экономии эффективности — Размер рынка и рост

Область

МЕТОДОЛОГИЯ Рыночная оценка

Продюции рынков для льда и эйс -технологий

Диск. Неопределенность

Дополнительные факторы рыночной оценки

Происхождение рынка, история и современные тенденции

Рынок ICE с 19 лет00

Возникновение и развитие рынка EICE

Общественное мнение

Недавняя сила рынка

Рост спроса на EICE в других секторах

Факторы, влияющие на размер и рост рынка

02 Стратегии сокращения выбросов ПГ 9003 Эффективность

Таблица 3-1: Показатели эффективности использования топлива

Таблица 3-2: Сводка региональных и национальных стандартов экономии топлива и выбросов парниковых газов для дорожных транспортных средств

Роль альтернативных видов топлива

Роль конкурирующих технологий

Исследования и разработки

Тенденции мировой индустриализации и развития

Рынки технологий EICE

Обзор мирового рынка ДВС

Рисунок 3-2: Мировые продажи ДВС, конечное использование, не относящееся к транспортным средствам, 2006-2011e (в тысячах единиц)

Мировой рынок специализированных компонентов и вспомогательных систем

Деактивация двигателей

Таблица 3-3: Мировой рынок деактивации двигателей, исторический и прогнозируемый, с 2006 по 2021 год (в миллионах долларов США)

Рисунок 3-4: Мировой рынок деактивации двигателей, разбивка по нетранспортным средствам, 2006–2021 гг. (в миллионах долларов США)

Рисунок 3-5: Региональные рынки деактивации двигателей, 2006–2021 гг. (в млрд долларов США) 3-6: Ключевые национальные рынки деактивации двигателей, 2006, 2011e и 2021e (в миллионах долларов США)

Деактивация баллонов

Таблица 3-4. Мировой рынок деактивации баллонов, исторический и прогнозируемый, с 2006 по 2021 г. (в миллионах долларов США)

Рисунок 3-8: Мировой рынок деактивации баллонов, нетранспортные средства, разбивка, 2006–2021e (в миллионах долларов США)

Рисунок 3-9: Региональные рынки деактивации баллонов, 2006–2021e (млрд долларов США) 3-10: Ключевые национальные рынки деактивации баллонов, 2006, 2011e и 2021e (в миллионах долларов США)

Регулируемые фазы газораспределения и подъем

Таблица 3-5: Мировой рынок регулируемых фаз газораспределения и подъема, исторический и прогнозируемый, с 2006 по 2021e (в миллионах долларов США)

2006–2021e (млрд. долларов США)

Рисунок 3-12. Мировой рынок регулируемых фаз газораспределения и подъема, разбивка по нетранспортным средствам, 2006–2021e (млрд. долларов США)

Рисунок 3-13. Регулируемые фазы газораспределения и подъем Региональные рынки, 2006–2021 гг. (в миллиардах долларов США)

Рисунок 3-14: Ключевые национальные рынки с изменяемой фазой газораспределения и подъемом клапана, 2006, 2011e и 2021e (в миллиардах долларов США)

Турбокомпрессоры и нагнетатели

2021e (в миллионах долларов США)

Рисунок 3-15. Мировой рынок турбокомпрессоров, 2006–2021 годы (в миллиардах долларов США)

долларов)

Рисунок 3-17: Региональные рынки турбокомпрессоров, 2006–2021e (млрд долларов США)

Рисунок 3-18: Ключевые национальные рынки турбокомпрессоров, 2006, 2011e и 2021e (млрд долларов США)

Таблица 3-7: Мировой рынок прямого впрыска, исторический и прогнозируемый, с 2006 по 2021 год (в миллионах долларов США)

Рисунок 3-19: Мировой рынок с прямым впрыском, 2006–2021 год (в миллиардах долларов США)

Рисунок 3- 20: Мировой рынок систем прямого впрыска, неавтомобильная разбивка, 2006–2021 гг. (млрд. долларов США)

Рисунок 3-21: Региональные рынки с непосредственным впрыском топлива, 2006–2021 гг. (в миллиардах долларов США)

Рисунок 3-22: Ключевые национальные рынки с непосредственным впрыском топлива, 2006, 2011 и 2021 гг. (в миллиардах долларов США)

Однородная загрузка С воспламенением от сжатия

Таблица 3-8: Мировой рынок HCCI, исторический и прогнозируемый, с 2006 по 2021 год (в миллионах долларов США)

Рисунок 3-23: Мировой рынок HCCI, с 2006 по 2021 год (в млрд долларов США)

Рисунок 3 -24: Глобальный рынок HCCI, разбивка нетранспортных средств, 2006–2021e (в миллионах долларов США)

Рисунок 3-25: Региональные рынки HCCI, 2006–2021e (в миллиардах долларов США)

Рисунок 3-26: Ключевые национальные рынки HCCI, 2006, 2011e и 2021e (в миллионах долларов США)

Двигатель уменьшенного рабочего объема

Таблица 3-9: Мировой рынок двигателей с уменьшенным рабочим объемом, исторический и прогнозируемый, с 2006 по 2021 год (в миллионах долларов США)

Рисунок 3-27: Мировой рынок двигателей с уменьшенным рабочим объемом, с 2006 по 2021 год (в миллиардах долларов США)

Рисунок 3-28: Мировой рынок двигателей с уменьшенным рабочим объемом, разбивка нетранспортных средств, 2006–2021 гг. (в миллиардах долларов США)

Рисунок 3-29. Региональные рынки двигателей с уменьшенным рабочим объемом, 2006–2021 гг. (в миллиардах долларов США)

Рисунок 3-30. Основные национальные рынки двигателей с уменьшенным рабочим объемом, 2006, 2011 и 2021 гг. Гибрид и частичный гибрид

Таблица 3-10: Мировой рынок гибридов, исторический и прогнозируемый, с 2006 по 2021 год (в миллионах долларов США)

Рисунок 3-32. Разбивка мирового рынка гибридных автомобилей, не относящихся к транспортным средствам, с 2006 по 2021 год (млрд долларов США)

Рисунок 3-33. Региональные рынки гибридных автомобилей, 2006–2021 гг. (в миллиардах долларов США)

Рисунок 3-34. Ключевые национальные рынки гибридных автомобилей, 2006, 2011 и 2021 гг. Конструкции систем

Двигатели с разделенным циклом

долларов США)

Рисунок 3-36: Мировой рынок с разделенным циклом, нетранспортные средства в разбивке, 2006–2021e (в миллиардах долларов США)

Рисунок 3-37: Региональный рынок с разделенным циклом, 2006–2021e (млрд долларов США)

Двигатели с оппозитным расположением поршня/цилиндра с оппозитным расположением цилиндров

Таблица 3-12. 2021e (в миллионах долларов США)

Рисунок 3-38. Мировой рынок оппозитных поршней/цилиндров с оппозитным расположением цилиндров, 2006–2021 годы (в миллиардах долларов США)

Рисунок 3-39. 2021e (в миллиардах долларов США)

Рисунок 3-40. Региональные рынки технологий с оппозитными поршнями и оппозитными цилиндрами, 2006–2021 гг. (в миллиардах долларов США)

Сводка

Рисунок 3-41. 4 Топливно-сберегающие двигатели внутреннего сгорания – тенденции рынка и продукции

Область применения

Цены на продукцию EICE: специализированные компоненты и вспомогательные системы

Диапазон цен на обычные двигатели внутреннего сгорания

0003

Рисунок 4-2: Диапазоны стоимости двигателя (Подробности для легковых автомобилей и транспорта; $/лошадиная сила)

Стоимость EICE: специализированные компоненты и вспомогательные системы

Автомобили потребительского класса в США (в процентах от общей стоимости обычных двигателей с ДВС)

Деактивация двигателя

0003

Рисунок 4-4: Стоимость деактивации цилиндра для двигателя малой грузоподъемности/потребительского грузовика мощностью 215 л. с.

Изменяемая синхронизация клапанов и подъем

Турбокомпрессор или нагнетатель

Рисунок 4-6: Стоимость турбонагнетателя или нагнетателя для двигателя легкого/потребительского грузовика мощностью 215 л.с.

Прямой впрыск топлива

Двигатель грузовика

Воспламенение от сжатия с однородным зарядом

Рисунок 4-8. Стоимость воспламенения от сжатия с однородным зарядом для легкого двигателя мощностью 215 л.с. Двигатель грузового/грузового автомобиля с применением 10-процентного снижения мощности

Гибридный или частично гибридный

0003

EICE Тенденции продукта и ценообразование: Новые проекты системы

Двигатели сплит -цикла

против поршневого поршня/противоположные цилиндрические двигатели

Высокоэффективные гибридные цикл

Общие коэффициенты затрат

Тренды отрасли

Уменьшение воздушных эмиссии: парнистовые газы 9000 3

Рисунок

Снижение воздушных измерений: парнирусные газы 9000

Рисунок рисунок

. 4-11: Внутренние выбросы парниковых газов в США: сжигание ископаемого топлива для транспорта и общие годовые внутренние выбросы

Таблица 4-2: Дополнительное снижение выбросов CO2 за счет внедрения специализированных компонентов и вспомогательных систем

Рисунок 4-12: Стандарты топливной экономичности транспортных средств для США, Европейского Союза, Японии и Китая, включая принятые и предлагаемые стандарты.

Сокращение выбросов в атмосферу: другие вредные загрязнители воздуха

Рисунок 4-13: Исторические данные о выбросах легковых автомобилей в США и Европе, углеводороды и оксиды азота (грамм/миля)

Рисунок 4-14: Исторические данные о выбросах легковых автомобилей в США и Европе , Монооксид углерода (грамм/миля)

Рисунок 4-15: Исторические тенденции выбросов от новых дизельных двигателей на основе применимых стандартов в США (1970-2010).

Баланс мощности (производительности) и эффективности

Тенденции в исследованиях и разработках

Резюме

Глава 5 Топливосберегающие двигатели внутреннего сгорания – цепочка поставок и продвижение

Область применения Цепочка поставок EICE Technologies

Рисунок 5-1: Цепочка поставок EICE Technologies

Варианты цепочки поставок и оптимизация

Рисунок 5-2: EICE Technologies: Варианты цепочки поставок

Экологизация цепочки поставок

Таблица 5-1: Компоненты экологичной цепочки поставок

Продвижение продукции EICE

Продвижение среди производителей товаров длительного пользования

Продвижение до конечного пользователя

Продвижение среди правительства и регулирующих органов Двигатели внутреннего сгорания с низким расходом топлива — оценка создания рабочих мест

Сфера охвата

Способы создания рабочих мест и методология

0003

Таблица 6-1: Годовые показатели производительности труда для технологий EICE (единиц в эквиваленте полной занятости в год)

Прогнозы создания рабочих мест

Переменная синхронизация клапана и подъем

Производство технологий газораспределения и подъемных механизмов, 2007–2021e (количество рабочих мест, эквивалентных полной занятости, созданных или потерянных за год)

Турбокомпрессоры

Создано или утеряно в год)

Непосредственный впрыск топлива

Рисунок 6-4: Создание и сокращение рабочих мест в годовом исчислении из-за производства технологии прямого впрыска, 2007–2021e (эквивалентное количество рабочих мест, созданных или потерянных за год)

Зажигание от сжатия с однородным зарядом

Рисунок 6-5 : Создание и сокращение рабочих мест в годовом исчислении из-за производства технологий HCCI, 2007–2021e (количество рабочих мест, эквивалентных полной занятости, созданных или потерянных за год)

Двигатели с уменьшенным рабочим объемом

Рисунок 6-6: Создание и сокращение рабочих мест в годовом исчислении из-за производства технологий HCCI, 2007 г. до 2021e (количество рабочих мест, эквивалентных полной занятости, созданных или потерянных в год)

Гибридные системы

Рисунок 6-7: Создание и сокращение рабочих мест в годовом исчислении из-за производства технологий гибридных систем, 2007–2021e (количество рабочих мест в эквиваленте полной занятости, созданных или потерянных за год)

Сводка

Рисунок 6-8: Создание рабочих мест в годовом исчислении для всех технологий EICE, с 2007 по 2021e (количество рабочих мест, эквивалентных полной занятости, созданных или потерянных за год)

Ссылки

Глава 7 Конкурентные профили

Область применения

Методология и выбор профилей

Cargine

Обзор

Performance

Product Portfolio

News and Developments Company

Chrysler

Обзор

Performance

Рисунок 7-1: CHRYSLER. и разработки

Cummins

Обзор

Производительность

Рисунок 7-2: Годовой доход Cummins, 2007-2011e

Портфель продуктов

Компания новости и разработки

Daimler

Обзор

Performance

Product Portfolio

Рисунок 7-3: Daimler Ежегодные доходы, 2007-2011 гг.

Производительность

Ассортимент продукции

Новости и разработки компании

Detroit Diesel Corporation

Обзор

Производительность

Product Portfolio

Новости и разработки компании

Ecomotors

Обзор

Performance

Product Portfolio

News and Developments

Product Motor Company

Рисунок

Performance 9000

Product Procom : Годовой доход Ford, 2007-2011e

Новости и разработки компании

General Electric

Обзор

Рисунок 7-5: Годовые доходы от общего электричества, 2007-2011111193

Портфель продуктов

Общие двигатели

Обзор

Performance

Рисунок 7-6: Годовые доходы General Motors, 2007-2011

Новости и разработки компании

Honeywell

Обзор

Производительность

Ассортимент продукции

Новости и разработки компании

Рисунок 7-7: Годовые доходы Honeywell, 2007-2011111

Liquidpiston

Обзор

Performance

Портфель продуктов

Новости и разработки компании

Navistar

Обзор

Performance 9000 3

Рисунок 7-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8-: 8: 8: 8: 8: 8: 8: 8000: 80003

. Доходы, 2007-2011e

Портфель продуктов

Новости и разработки компании

Pinnacle

Обзор

Производительность

Портфель продуктов

Company News and Developments

Revtec

Overview

Performance

Product Portfolio

Company News and Developments

Transonic Combustion

Overview

Performance

Product Portfolio

Company News and Developments

Volvo

Обзор

Производительность

Рисунок 7-9: Годовой доход Volvo, 2007-2011e

Ассортимент продукции

Компания новости и разработки

Zajac Motors

Обзор

Performance

Product Portfolio

Новости и разработки компании

Глава 8 Эффективные Engine Engine Engine Engine

Scope

.

Таблица 8-1: Категории конечных пользователей EICE

Конечные пользователи потребительских товаров длительного пользования

Рисунок 8-1: Располагаемый доход на душу населения, 2000–2010 гг.