En kolvförbränningsmotor är en typ av förbränningsmotor (ICE), i vilken den termiska energin hos expanderande gaser, som bildas som ett resultat av förbränningen av bränsle i cylindern, omvandlas till mekaniskt arbete av kolvens translationsrörelse. på grund av expansionen av arbetsvätskan (gasformiga produkter av bränsleförbränning) i cylindern , i vilken kolven är införd. Kolvarnas translationsrörelse omvandlas till rotation av vevaxeln genom en vevmekanism [1] . Alla fram- och återgående ICE överför den genererade mekaniska energin för att utföra arbete endast genom rotation. [2] .
Mindre vanliga typer av kolvförbränningsmotorer är frikolvgasgeneratorer och dieselhammare. Den första genererade energin används omedelbart för att komprimera gas (huvud- och industrikompressorer), den andra - till energin hos en tung kolv, som överför energi till den drivna högen med varje slag.
Fram- och återgående förbränningsmotor är den vanligaste värmemotorn . Den används för att driva land-, luft- och vattentransporter, militär-, jordbruks- och anläggningsutrustning, elektriska generatorer, kompressorer, vattenpumpar, pumpar, motoriserade verktyg (bensinklippare, gräsklippare, motorsågar) och andra maskiner, både mobila och stationära, och produceras i världen varje år i mängden flera tiotals miljoner produkter. Effekten hos fram- och återgående förbränningsmotorer sträcker sig från några få watt (flygplan, motorcykel och fartygsmodeller) till 75 000 kW (marinmotorer).
Inom ramen för teknisk termodynamik beskrivs driften av fram- och återgående förbränningsmotorer, beroende på egenskaperna hos deras cyklogram, av de termodynamiska cyklerna för Otto , Diesel , Trinkler , Atkinson eller Miller .
Fram- och återgående förbränningsmotorer, som är maskiner med periodisk verkan (arbetsprocesser i deras kammare ersätter varandra), klassificeras primärt efter cykel (slag är en rörelse av kolven (upp eller ner), med tiden tar det ett halvt varv av vevaxeln ).
2-, 4- och 6-taktsmotorer har utvecklats och används (används), det vill säga hela arbetscykeln i dem sker i 1, 2 respektive 3 varv av vevaxeln. Eftersom arbetsslaget är den enda cykeln med frigöring av energi, är en ökning av motoreffekten med lika cykelindikatorer (indikatortryck) möjlig genom att minska cykeln.
Av denna anledning är 2-taktsmotorer mycket vanliga i enheter som kräver en minimimassa (gräsklippare, utombordsmotorer, bensingeneratorer i reserv). Deras enhet är enklare och priset är lägre, men de miljömässiga och ekonomiska egenskaperna är sämre än 4-takts. Därför är de flesta transportmotorer 4-takts.
De viktigaste marinmotorerna, tvärtom, är vanligtvis tvåtaktsmotorer. Anledningen är att det fortfarande är möjligt att uppnå hög effektivitet för en tvåtakts dieselmotor , men genom att komplicera och öka kostnaden för rensningssystemet. En sådan motor kommer att ha en mindre massa, vilket betyder att den kommer att förbättra prestandan hos ett fartyg eller ett fartyg. Omvändningen av en tvåtaktsmotor är tekniskt lättare att implementera, eftersom kamaxlarna inte behöver ordnas om (transmissionen på stora fartyg har ingen backväxel, backväxeln utförs av dieselbacken).
Sextaktsmotorer användes tidigare inom järnvägstransporter för att kringgå patentbetalningar. På grund av komplexiteten och bristen på fördelar har de inte fått vidareutveckling.
Arbetscykeln för de vanligaste (4-takts) kolvförbränningsmotorerna tar två hela varv av veven eller fyra takter:
Tvåtaktsmotorer har bara två cykler:
Insug och utsläpp av arbetsvätskan i tvåtaktsmotorer sker emellertid när kolven är nära nedre dödpunkten och är inte en trivial uppgift. Många varianter av gasdistributionsmekanismen visar den stora betydelsen av denna uppgift. Den korta gasväxlingstiden för en tvåtaktsmotor tillåter vanligtvis inte att uppnå samma fullständiga rengöring och fyllning av cylindrarna som en fyrtaktsmotor, så deras effekt fördubblas inte med en lika stor arbetsvolym. Inverkan av det förlorade kolvslaget påverkar också, så kraften hos sådana motorer är bara 1,5...1,7 gånger högre än fyrtakts lika kraft.
I allmänhet, bland andra motorsystem, har gasdistributionsmekanismen den största variationen av konstruktioner av skäl:
Nackdelen med de flesta förbränningsmotorer är att de utvecklar sin högsta effekt endast i ett smalt varvtal. Därför är en vanlig följeslagare till en transportförbränningsmotor en transmission . Endast i vissa fall (till exempel i flygplan , helikoptrar och fartyg) kan en komplex överföring undvaras. Idén med en hybridbil håller gradvis på att erövra världen , där motorn alltid fungerar i det optimala läget (elektrisk transmission). Motorer med olika driftscykler har en annan uppsättning system, till exempel har dieselmotorer inget tändsystem och gnistmotorer har ingen högtrycksbränslepump, förutom system med direkt bränsleinsprutning.
Vanligtvis behöver en förbränningsmotor: ett kraftsystem (för att tillföra bränsle och luft - förbereda en bränsle-luftblandning), ett avgassystem (för att ta bort avgaser ), och du kan inte klara dig utan ett smörjsystem (designat för att minska friktionskrafter i motormekanismer, skyddar motordelar mot korrosion , och även tillsammans med kylsystemet för att upprätthålla den optimala termiska regimen), kylsystem (för att bibehålla den optimala termiska regimen för motorn), startsystem (startmetoder används: elektriska startmotor, med hjälp av en hjälpstartmotor, pneumatisk, med hjälp av mänsklig muskelkraft) , tändsystem (för antändning av luft-bränsleblandningen, som används i motorer med positiv tändning). Detta gäller inte bara för fram- och återgående, utan också för gasturbin- och jetförbränningsmotorer, där massan av sådana system kan överstiga huvuddelarnas massa. Således kan det hända att även en betydande forcering inte kommer att medge en betydande minskning av vikt och dimensioner, om de begränsas till exempel av kylsystemet.
En av designparametrarna för förbränningsmotorn är förhållandet mellan kolvslaget och cylinderdiametern (eller vice versa). För snabbare bensinmotorer är detta förhållande nära 1 eller mindre, på dieselmotorer är kolvslaget vanligtvis större än cylinderdiametern. Genom att minska S/D kan motorn minskas för nästan samma effekt (eftersom kolvhastigheten förblir densamma med en motsvarande ökning av antalet varv). Ju längre kolvslag, desto mer vridmoment utvecklar motorn och desto lägre varvtalsområde. Sålunda, av två motorer med lika kraft, kommer den kortslagiga att vara lättare och mindre.
Det finns dock designgränser för att minska S/D. Med en minskning av slaglängden kommer en ökning av rotationsfrekvensen att leda till en ökning av friktionsförluster, inklusive aerodynamiska förluster under rörelsen av vevar och vevstakar; tröghetskrafterna växer; det kommer att bli svårt eller omöjligt att erhålla den önskade formen på förbränningskammaren med en tillräcklig grad av kompression; på grund av ökningen av förhållandet mellan yta och volym av förbränningskammaren kommer värmeöverföringen att öka. Med en betydande ökning av motorns hastighet blir uppgiften att byta gas svårt, och förbränningen av blandningen kanske inte når slutet. Därför har långslagsmotorer vanligtvis den bästa bränsleeffektiviteten, och den erforderliga effekttätheten i dem uppnås genom att använda turboladdning.
Det är den vanligaste sett till antal, eftersom antalet bilar i världen 2014 var mer än 1,2 miljarder, och de flesta av dem drivs av Otto-motorn. Den klassiska Otto-cykeln är en fyrtaktare, även om tvåtaktsmotorer med gnisttändning uppstod före den. Men på grund av dåliga miljö- och ekonomiska (bränsleförbrukning) indikatorer används tvåtaktsmotorer mindre och mindre.
Den har två bränsletillförselalternativ: insprutare och förgasare.
Det är det vanligaste alternativet, installerat på en betydande del av transportfordon (på grund av lägre vikt, kostnad, god effektivitet och lågt ljud). Den har två alternativ för bränsleförsörjningssystemet: injektor och förgasare. I båda fallen komprimeras en bränsle-luftblandning i cylindern, som är utsatt för detonation, så kompressionsförhållandet och boostnivån för en sådan motor begränsas av bränslets oktantal .
FörgasarmotorEn funktion är produktionen av en bränsle-bensinblandning (atomiserad av luftflöde) i en speciell blandare, förgasare . Tidigare dominerade sådana bensinmotorer; nu, med utvecklingen av mikroprocessorer, krymper deras omfattning snabbt (de används på lågeffekts förbränningsmotorer med låg bränsleförbrukning).
Bränsleinsprutad motorEn funktion är mottagandet av bränsleblandningen i grenröret eller öppna cylindrar i motorn genom att förse bränsleinsprutningssystemet . För närvarande är det den dominerande versionen av Otto ICE, eftersom den låter dig dramatiskt förenkla den elektroniska kontrollen av motorn. Den önskade graden av homogenitet hos blandningen uppnås genom att öka trycket från injektorns finfördelning av bränslet. Ett av alternativen är direkt bränsleinsprutning, förutom hög likformighet tillåter det att öka kompressionsförhållandet (och därmed effektiviteten) hos motorn. För första gången dök insprutningssystem upp på flygplansmotorer, eftersom de gjorde det möjligt att dosera blandningen i vilken position som helst i motorn.
Detta är en konventionell kolvförbränningsmotor som arbetar på Otto-cykeln (med gnisttändning), som använder kolväten som bränsle , som under normala förhållanden är i gasformigt tillstånd. Dessa motorer används i stor utsträckning, till exempel i kraftverk av små och medelstora krafter, med naturgas som bränsle (inom området för hög effekt regerar gasturbinkraftverken). De kan fungera på en 2-taktscykel, men 4-taktsversionen är vanligare. Designskillnader på grund av en specifik typ av gasmotorbränsle:
Dieselmotorn kännetecknas av bränsletändning utan användning av tändstift . En del bränsle sprutas in genom munstycket i luften som värms upp i cylindern från adiabatisk kompression (till en temperatur som överstiger bränslets antändningstemperatur) . I processen för insprutning av bränsleblandningen sprutas den, och sedan uppstår förbränningscentra runt enskilda droppar av bränsleblandningen, när bränsleblandningen injiceras brinner den ut i form av en ficklampa. Eftersom dieselmotorer inte är mottagliga för detonation är högre kompressionsförhållanden acceptabla. Att öka den över 15 ger praktiskt taget ingen ökning av effektiviteten [3] , eftersom det maximala trycket i detta fall begränsas av längre förbränning och en minskning av insprutningsförskjutningsvinkeln. Men små dieselmotorer med hög hastighet med virvelkammare kan ha ett kompressionsförhållande på upp till 26, för tillförlitlig tändning under förhållanden med stor värmeavledning och för mindre stel drift (styvhet orsakas av tändningsfördröjning, kännetecknad av en ökning av tryck under förbränning, mätt i MPa / rotationsgrad av vevaxeln). Stora överladdade marina dieselmotorer har ett kompressionsförhållande på cirka 11..14 och en verkningsgrad på mer än 50 % [4] .
Dieselmotorer är vanligtvis mindre snabba och, med samma effekt som bensinmotorer, kännetecknas de av ett stort vridmoment på axeln. Vissa stora dieselmotorer är också anpassade för att drivas med tunga bränslen, såsom eldningsolja . Start av stora dieselmotorer utförs som regel på grund av en pneumatisk krets med tillförsel av tryckluft, eller, när det gäller dieselgeneratorer , från en ansluten elektrisk generator , som fungerar som en startmotor vid start .
Tvärtemot vad många tror fungerar moderna motorer, traditionellt kallade dieselmotorer, inte på dieselcykeln , utan på Trinkler-Sabate-cykeln med en blandad värmetillförsel. Nackdelarna med dieselmotorer beror på funktionerna i arbetscykeln - högre mekanisk stress, vilket kräver ökad strukturell styrka och som ett resultat en ökning av dess dimensioner, vikt och kostnad på grund av en komplicerad design och användningen av dyrare material. Dessutom kännetecknas dieselmotorer på grund av heterogen förbränning av oundvikliga sotutsläpp och ett ökat innehåll av kväveoxider i avgaserna.
Huvuddelen av bränslet förbereds, som i en av varianterna av gasmotorer, men antänds inte av ett elektriskt ljus, utan av en tänddel av dieselbränsle som sprutas in i cylindern, på samma sätt som en dieselmotor. Det går vanligtvis att köra på en ren dieselcykel. Användning: tunga lastbilar. Gas-dieselmotorer, liksom gasmotorer, ger mindre skadliga utsläpp, dessutom är naturgas billigare. En sådan motor erhålls ofta genom att eftermontera en seriell, samtidigt som besparingen av dieselbränsle (graden av ersättning med gas) är cirka 60 % [5] . Utländska företag utvecklar också aktivt sådana mönster [6] .
I praktiken har man att göra med den alfanumeriska beteckningen av motorer. För kolvmotorer är den (i Ryssland) standardiserad enligt GOST 10150-2014 inom ramen för den mellanstatliga standarden för beteckningar och termer [7] .
Till exempel indikerar beteckningen 6Ch15/18 en 6-cylindrig fyrtaktsmotor med en kolvdiameter på 15 cm och en slaglängd på 18 cm;
Standarderna definierar även de tekniska förutsättningarna (lufttemperatur, atmosfäriskt tryck och luftfuktighet, typ av bränsle, strömförbrukning för externa enheter) för att testa förbränningsmotorer, till exempel för effekt. Eftersom sådana förhållanden är olika i olika länder, kan den effekt som anges av tillverkaren skilja sig åt enligt lokala standarder i en eller annan riktning (på grund av variationen i storleken på delar, till exempel gasdistributionssystemet, har motoreffekten alltid en naturlig fabriksvariation; för tvåtaktsförbränningsmotorer, på grund av det större inflytandet från detta system för kraft, är en sådan spridning högre).
Det finns till exempel begreppen "bruttoeffekt" och "nettoeffekt" (SAE) [8] . Den första indikerar kraften som tas från axeln, utan pumpdrift, generator och fläkt och luftrenaren borttagen, den andra - med alla dessa enheter. Fram till 1971 angav biltillverkarna (i reklamsyfte) bruttohästkrafter i motorspecifikationer som var cirka 20 % mer. Detta gällde också sådana sovjetiska motorer som GAZ-24, Moskvich-412. Men senare kom det "återfall" av att införa bruttoeffekt i egenskaperna (ZMZ-406 [9] med en deklarerad effekt på 150 hk).
Följande parametrar är förknippade med driften av en kolvförbränningsmotor.
Konsumentegenskaper hos en kolvmotor kännetecknas av följande indikatorer:
Förbränningsmotorer som levererar kraft till den utgående axeln kännetecknas vanligtvis av vridmoment- och effektkurvor beroende på axelhastigheten (från minsta stabila tomgångsvarvtal till maximalt möjligt, där förbränningsmotorn kan arbeta under lång tid utan haverier) [10] . Utöver dessa två kurvor kan en specifik bränsleförbrukningskurva [11] presenteras . Baserat på resultaten av analysen av sådana kurvor bestäms vridmomentreservfaktorn (alias anpassningsfaktor) och andra indikatorer som påverkar transmissionskonstruktionen [12] .
För konsumenter tillhandahåller tillverkare externa hastighetsegenskaper med ISO-1585 nettoeffekt, enligt den regionala standarden för mätning av ICE-effekt, som beror på temperatur, tryck, luftfuktighet, bränslet som används och tillgången på kraftuttag för installerade enheter. Motorer tillverkade i USA testas vanligtvis enligt en annan standard (SAE). Denna egenskap kallas extern eftersom kraft- och vridmomentledningarna passerar över de partiella hastighetsegenskaperna, och det är omöjligt att få effekt över denna kurva genom att manipulera bränsletillförseln.
Publikationer från 1980-talet och tidigare ger hastighetsegenskaper baserade på bruttoeffektmätningar (momentkurvan visas även i grafen ovan).
Förutom fulla, används aktivt partiella hastighetsegenskaper i beräkningarna av transporttransmissioner - motorns effektiva prestanda vid mellanlägen för bränsletillförselregulatorn (eller gasventilen i fallet med bensinmotorer) [12] . För fordon med propellrar på sådana egenskaper ges propellerkarakteristika vid olika positioner av propellerns stigning med justerbar stigning [13] .
Det finns andra egenskaper som inte publiceras för konsumenterna, till exempel med kurvor för indikerad effekt, indikerad bränsleförbrukning och indikerat vridmoment och används i beräkningen av förbränningsmotorn, såväl som den absoluta hastighetskarakteristiken , som visar maximalt möjliga effekt hos en given motor, som kan erhållas genom att tillföra mer bränsle än i nominellt läge. För dieselmotorer byggs även en rökledning vars drift inte är tillåten [14] .
Arbete med den absoluta egenskapen utförs praktiskt taget inte (förutom att starta förbränningsmotorn), eftersom detta minskar motorns effektivitet och miljövänlighet, minskar resursen (särskilt för dieselmotorer, där drift över rökgränsen minskar motorn resurs till några timmar) [15] .
Den karakteristiska skillnaden mellan hastighetsegenskaperna för en diesel- och gnistmotor (delhastighetsegenskaper för den andra kraftiga minskningen i området för höga hastigheter) orsakas av en grundläggande skillnad i metoden för effektkontroll: i gas- och bensinmotorer, tillförseln av luft eller en brännbar blandning begränsas av en strypventil (kvantitativ kontroll), och med ökad strypning minskar påfyllningscylindern kraftigt med ökande rotationshastighet, medan i dieselmotorer förblir luftmängden densamma och vridmomentet minskar ca. i proportion till den cykliska bränsletillförseln [16] .
Detta medför två viktiga konsekvenser: för det första har bensinmotorer en högre anpassningsförmåga , och därför kan en bil utrustad med en sådan motor ha färre växlar i växellådan; för det andra minskar dieselmotorer sin effektivitet mycket mindre när de körs med partiella hastighetsegenskaper [17] . I detta avseende gasar senare modeller av motorer med intracylinderinsprutning (FSI) mindre vid delbelastning, medan den så kallade skiktade blandningsbildningen sker i cylindrarna (förbränningscentrum runt bränslestrålen i mitten är omgiven av luft) . Samtidigt med ökad effektivitet minskar en sådan förbränningsprocess utsläppen [18] . Således kommer dessa motorer att ha egenskaper som ligger mellan de nämnda.
Å andra sidan, under de senaste decennierna, har strypning av dieselmotorer aktivt använts, infört för att förbättra transportprestanda. Strypning ger störst effekt på dieselmotorer utrustade med turboladdare [19] .
Det bestäms till stor del av utformningen och graden av forcering. Ur en konstruktiv synvinkel är de viktigaste för resursen slitstyrkan hos cylinderkolvgruppen och vevmekanismen, som, förutom hårdhet, typ av smörjmedel och antifriktionsmaterial, i hög grad påverkas av kvaliteten på filtrering av den inkommande luften och oljan som cirkulerar i motorn [20] .
Nyligen, på grund av ökade miljökrav, begränsas den maximala tillåtna motorlivslängden inte bara av dess minskning av effekt och bränsleförbrukning, utan också av ökningen av skadliga utsläpp. I alla fall uppstår gradvis slitage av lager och axeltätningar, och på grund av beroendet av motorns huvudmekanism på hjälpenheter begränsas resursen av felet i den första av dem.
Vanligtvis har motorer serviceintervaller förknippade med spolning eller byte av filter, såväl som olja, tändstift, kamremmar eller kedjor. Beroende på design behöver motorer olika typer av inspektions- och justeringsarbeten för att garantera nästa period av problemfri drift av motorn. Men även med alla underhållsregler slits motorn gradvis ut. Förutom den resurs som specificeras av anläggningen (på grund av hårdhet och slipning av slitdelar och termiska förhållanden), allt annat lika, håller motorn mycket längre i partiella kraftlägen [21] .
Att komprimera bränsle-luftblandningen i gnista ICE ökar deras effektivitet (COP), men en ökning av kompressionsförhållandet ökar också den kompressionsinducerade uppvärmningen av arbetsblandningen enligt Charles lag . Om bränslet är brandfarligt uppstår blixten innan kolven når TDC . Detta leder till en sådan ökning av trycket under kompressionsprocessen att det kommer att skada motorn. Därför, i en gnisttändningsmotor ( otto-motor ), är självantändning av bränslet oacceptabelt. Självantändning, som kräver avsevärd tid för förflamreaktioner, sker ibland vid tillräckligt låga varvtal, yttrar sig vanligtvis som att motorn inte stannar när tändningen stängs av utan fortsätter att rotera ojämnt, ibland i motsatt riktning (glödtändning från stearinljus och sotpartiklar). Detta kan orsaka skador på motorn, så designåtgärder vidtas för att undvika det.
Bränsleladdningsområdet i gnista ICEs separeras från reaktionsprodukterna av en flamfront som rör sig från cirka 50 m/s (flamhastigheten beror på blandningens turbulens, dess sammansättning och typ av bränsle, gnistgapets nedbrytningsenergi den ojämna sammansättningen under skiktad bildning och andra faktorer). Under normala förbränningsförhållanden passerar flamfronten, i vilken förbränning sker, med denna hastighet från ljuset till cylinderväggarna. Under drift observeras emellertid ofta snabb självantändning av de sista delarna av bränsleblandningen, som förekommer i volym. Detta fenomen kallas detonation. Orsaken till detonationen är en betydande ökning av tryck och temperatur i den återstående delen av laddningen (komprimering av förbränningsprodukter) på grund av, såväl som diffusion av aktiva ämnen från flamfronten, tillsammans med tillräcklig tid (tiotals millisekunder) för att låt reaktioner före flam passera. I frånvaro av gnisttillförsel observeras inte detonation under kompression och expansion (detonation är inte självantändning) [22] .
När detonationen slutligen inträffar når förbränningshastigheten 2 km/s eller mer, vilket genererar flera reflekterade stötvågor i cylindern, uppfattade utifrån som en ringande knackning. Stötvågor, som tar del av bränslets energi, minskar inte bara effekten, utan orsakar också skador på motordelar som kolvar, ringar och cylinderhuvuden. I slutändan omvandlas energin från detonationsvågorna till värme, så motorn kan överhettas under detonation. Långvarigt arbete med kraftig detonation orsakar flisning av materialet, brott på kolvringar, utbränning av kolven, och är därför oacceptabelt; dessutom förstärker ytan som skadats av detonation bara detta fenomen [23] .
Som ett resultat, för varje motor, med hänsyn till dess hastighet, det valda kompressionsförhållandet, tändningstiden, mängden laddningsuppvärmning, metoden för blandningsbildning och laddningsturbulens, finns det en gräns för drift utan detonation på en given typ av bränsle. Användningen av bränsle med mindre hållbarhet kan leda till ovan beskrivna fenomen i motorn, vilket orsakar dess fel. Ett bränsles slagmotstånd bestäms vanligtvis genom jämförelse med en referensblandning av isooktan och n-heptan. Om bensin har ett oktantal på 80, motsvarar dess motstånd en blandning av 80 % isooktan och 20 % n-heptan. För bränslen med högre resistans än isooktan bestäms antalet genom jämförelse genom att blanda andra blandningar. I allmänhet beror storleken på den uppmätta OR på metodiken. Självantändningsmotstånd och slagmotstånd är inte likvärdiga (ingen linjär korrelation). Därför måste organisationen av arbetsprocessen i motorn ta hänsyn till båda farorna.
I motorer med kompressionständning är självantändningen av bränslet positiv och mäts med bränslets cetantal . Ett större antal indikerar snabbare tändning; vanligtvis används bränslen med en CN på mer än 40. Förbränningens svårighetsgrad i dieselmotorer begränsas av den gradvisa förbränningen av bränslet när det tillförs, därför observeras inte klassisk detonation i en sådan motor med funktionsduglig bränsleutrustning.
Den termiska beräkningen av förbränningsmotorn utvecklades först av den ryske professorn Grinevetsky , chef för Imperial Moscow Technical School. Hans liv avbröts av inbördeskriget 1919. I vårt land var hans efterträdare sådana ryska ingenjörer som Briling , Mazing och Sikorsky (den senare emigrerade).
Den första och viktigaste i beräkningen av varje kolvförbränningsmotor är dess arbetsvolym.
där i och D är diametern och antalet cylindrar, och S är kolvslaget.
En av huvudindikatorerna för förbränningsmotorcykeln är indikatoreffektiviteten, som beror på graden av kompression och arbetsvätskans polytropiska index.
Den andra viktiga ekvationen är förhållandet mellan den indikerade effekten och motorns deplacement, antalet varv och graden av forcering (reducerat indikerat tryck).
Den angivna verkningsgraden för motorn beräknas baserat på den angivna effekten, bränsleförbrukningen och dess värmevärde.
Den effektiva effekten och det effektiva indikatortrycket skiljer sig från indikatorerna genom mängden mekaniska förluster, uttryckta genom mekanisk effektivitet.
Mekaniska förluster inkluderar både friktion av cylinder-kolvgruppen och gasdistributionsmekanismen, såväl som förluster i anslutna enheter (pump, oljepump, generator) och förluster i gasutbytesprocessen (negativ arbetsslinga i indikatordiagrammet för en 4-takts förbränningsmotor).
Termodynamiska parametrar är i allmänhet inte relaterade till konstruktionen av en viss motor, men motsvarande koefficienter i formlerna på grund av mekaniska förluster, maximalt kompressionsförhållande och insugningsluftens densitet bestäms av konstruktionen. Termodynamiska indikatorer påverkar inte bara effektiviteten och kraften, utan också motorns miljöprestanda.
Hundratals miljoner regelbundet använda förbränningsmotorer för transport (främst fram- och återgående) som förbrukar en enorm mängd oljeprodukter varje dag [24] ger totalt sett stora skadliga utsläpp. De är uppdelade i kolväten (CH), kolmonoxid (CO) och kväveoxider (NOx). Tidigare användes även blyad bensin, vars förbränningsprodukter innehöll bly som praktiskt taget inte utsöndrades från människokroppen . Detta är mest uttalat i stora städer som ligger i låglandet och omgivna av kullar: när det inte blåser, bildas smog i dem .
Under de första decennierna av utvecklingen av motortrafiken ägnades detta inte tillräcklig uppmärksamhet, eftersom det fanns färre bilar. I framtiden var tillverkarna skyldiga att följa vissa utsläppsnormer och de blir allt strängare. I princip finns det tre sätt att minska utsläppen:
Befintliga toxicitetsstandarder i utvecklade länder kräver vanligtvis användning av flera metoder samtidigt. Samtidigt försämras vanligtvis effektiviteten hos både bilar och hela transportkomplexet (inklusive raffinaderier), eftersom de optimala cyklerna för ekonomi och miljövänlighet för motorer vanligtvis inte sammanfaller, och produktionen av mycket miljövänligt bränsle kräver mer energi.
För att minska utsläppen är det i många fall nödvändigt att minska kompressionsförhållandet, den maximala hastigheten (den erforderliga effekten i sådana fall uppnås genom mindre utsläppspåverkande turboladdning); designers var tvungna att överge den mest ekonomiskt lovande användningen av bensinförbränningsmotorer som arbetar på en mager blandning. Men trots implementeringen av utsläppsnormer har frågan om fortsatt användning av fossila bränslemotorer nu uppstått i samband med problemet med global uppvärmning . Med tanke på även de begränsade oljereserverna under de kommande decennierna bör vi förvänta oss en ökning av andelen förnybara bränslemotorer, såväl som elmotorer i lovande elfordon. Således kommer omfattningen av kolvförbränningsmotorer att börja minska.
![]() | |
---|---|
I bibliografiska kataloger |
Motorer | |||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
se även evighetsmaskin Kuggväxelmotor gummimotor |