Kanuni ya uendeshaji wa injini za joto. Sababu ya ufanisi (COP) ya injini za joto. "Coefficient of performance" inamaanisha nini?

Miongoni mwa sifa nyingi za taratibu mbalimbali katika gari, sababu ya kuamua ni Ufanisi wa injini ya mwako wa ndani. Ili kujua kiini cha dhana hii, unahitaji kujua hasa injini ya mwako wa ndani ni nini.

Ufanisi wa injini ya mwako wa ndani - ni nini?

Kwanza kabisa, motor inabadilisha nishati ya joto ambayo hutokea wakati wa mwako wa mafuta katika kiasi fulani cha kazi ya mitambo. Tofauti na injini za mvuke, injini hizi ni nyepesi na ngumu zaidi. Wao ni zaidi ya kiuchumi na hutumia mafuta ya kioevu na gesi iliyoainishwa madhubuti. Kwa hivyo, ufanisi wa injini za kisasa huhesabiwa kulingana na sifa zao za kiufundi na viashiria vingine.

Ufanisi (mgawo wa utendaji) ni uwiano wa nguvu zinazopitishwa kwa shimoni ya injini kwa nguvu iliyopokelewa na pistoni kutokana na hatua ya gesi. Ikiwa tunalinganisha ufanisi wa injini za nguvu tofauti, tunaweza kuanzisha kwamba thamani hii kwa kila mmoja ina sifa zake.

Injini zote mbili, licha ya kufanana kwa muundo, zina aina tofauti za malezi ya mchanganyiko. Kwa hiyo, pistoni za injini ya carburetor hufanya kazi kwa joto la juu ambalo linahitaji baridi ya juu. Kwa sababu hii, nishati ya joto ambayo inaweza kugeuka kuwa nishati ya mitambo hutolewa bila matokeo, na kupunguza thamani ya jumla ya ufanisi.

Hata hivyo, ili kuongeza ufanisi wa injini ya petroli, hatua fulani zinachukuliwa. Kwa mfano, valves mbili za uingizaji na kutolea nje zinaweza kuwekwa kwa silinda, badala ya ulaji mmoja na valve moja ya kutolea nje. Kwa kuongezea, injini zingine zina coil tofauti ya kuwasha kwa kila plug ya cheche. Udhibiti wa koo katika hali nyingi unafanywa kwa kutumia gari la umeme, na sio cable ya kawaida.

Ufanisi wa injini ya dizeli - ufanisi unaoonekana

Dizeli ni moja wapo ya aina ya injini za mwako wa ndani, ambayo moto wa mchanganyiko unaofanya kazi unafanywa kama matokeo ya compression. Kwa hiyo, shinikizo la hewa katika silinda ni kubwa zaidi kuliko ile ya injini ya petroli. Kulinganisha ufanisi wa injini ya dizeli na ufanisi wa miundo mingine, mtu anaweza kutambua ufanisi wake wa juu.

Kwa uwepo wa kasi ya chini na uhamisho mkubwa, index ya ufanisi inaweza kuzidi 50%.

Tahadhari inapaswa kulipwa kwa matumizi ya chini ya mafuta ya dizeli na maudhui ya chini ya vitu vyenye madhara katika gesi za kutolea nje. Kwa hivyo, thamani ya ufanisi wa injini ya mwako wa ndani inategemea kabisa aina na muundo wake. Katika magari mengi, ufanisi mdogo hupunguzwa na maboresho mbalimbali ili kuboresha utendaji wa jumla.

Nishati inayotolewa kwa utaratibu kwa namna ya kazi ya nguvu za kuendesha gari Dv.s. na muda wa mzunguko wa mwendo thabiti, hutumiwa kwa kazi muhimu A p.s. , pamoja na kufanya kazi A Ftr kuhusishwa na kushinda nguvu za msuguano katika jozi za kinematic na nguvu za upinzani wa kati.

Fikiria mwendo thabiti. Ongezeko la nishati ya kinetic ni sawa na sifuri, i.e.

Katika kesi hiyo, kazi ya nguvu za inertia na nguvu za mvuto ni sawa na sifuri A Ri = 0, Na G = 0. Kisha, kwa mwendo wa kutosha, kazi ya nguvu za kuendesha gari ni sawa na

Na dv.s. =A uk. + A Ftr.

Kwa hiyo, kwa mzunguko kamili wa mwendo wa kutosha, kazi ya nguvu zote za kuendesha gari ni sawa na jumla ya kazi ya nguvu za upinzani wa uzalishaji na upinzani usio na uzalishaji (nguvu za msuguano).

Ufanisi wa mitambo η (ufanisi)- uwiano wa kazi ya nguvu za upinzani wa uzalishaji kwa kazi ya nguvu zote za kuendesha gari wakati wa mwendo wa kutosha:

η = . (3.61)

Kama inavyoonekana kutoka kwa fomula (3.61), ufanisi unaonyesha ni sehemu gani ya nishati ya mitambo inayoletwa kwenye mashine inatumiwa kwa manufaa kufanya kazi ambayo mashine iliundwa.

Uwiano wa kazi ya nguvu za upinzani usio na uzalishaji kwa kazi ya nguvu za kuendesha gari huitwa sababu ya hasara :

ψ = . (3.62)

Sababu ya upotevu wa mitambo inaonyesha ni kiasi gani cha nishati ya mitambo inayotolewa kwa mashine hatimaye inabadilishwa kuwa joto na kupotea bila maana katika nafasi inayozunguka.

Kuanzia hapa tuna uhusiano kati ya ufanisi na sababu ya upotezaji

η =1- ψ.

Inafuata kutoka kwa formula hii kwamba kwa utaratibu hakuna kazi ya nguvu za upinzani zisizo na tija inaweza kuwa sawa na sifuri, kwa hivyo ufanisi huwa chini ya moja ( η <1 ) Kutoka kwa formula sawa inafuata kwamba ufanisi unaweza kuwa sawa na sifuri ikiwa A dv.s \u003d A Ftr. Harakati ambayo A dv.s \u003d A Ftr inaitwa single . Ufanisi hauwezi kuwa chini ya sifuri, kwa sababu kwa hili ni lazima Dv.s<А Fтр . Hali ambayo utaratibu umepumzika na wakati huo huo hali ya A dv.s imeridhika<А Fтр, называется uzushi wa kujifunga mwenyewe utaratibu. Utaratibu ambao η = 1 inaitwa mashine ya mwendo wa kudumu .

Kwa hivyo, ufanisi uko katika anuwai

0 £ η < 1 .

Fikiria ufafanuzi wa ufanisi kwa njia mbalimbali za kuunganisha taratibu.

3.2.2.1. Uamuzi wa ufanisi katika uunganisho wa mfululizo

Hebu kuwe na njia zilizounganishwa kwa mlolongo (Mchoro 3.16).

Na dv.s. 1 A 1 2 A 2 3 A 3 A n-1 n A n

Mchoro 3.16 - Mpango wa mifumo iliyounganishwa mfululizo

Utaratibu wa kwanza umewekwa na nguvu za kuendesha zinazofanya kazi Dv.s. Kwa kuwa kazi muhimu ya kila utaratibu uliopita uliotumika kwenye upinzani wa uzalishaji ni kazi ya nguvu za kuendesha gari kwa kila utaratibu unaofuata, ufanisi wa utaratibu wa kwanza utakuwa sawa na:

η 1 \u003d A 1 /Dv.s ..

Kwa utaratibu wa pili, ufanisi ni:

η 2 \u003d A 2 /A 1 .

Na, mwishowe, kwa utaratibu wa nth, ufanisi utaonekana kama:

η n \u003d A n /A n-1

Ufanisi wa jumla ni:

η 1 n \u003d A n /Na dv.s.

Thamani ya ufanisi wa jumla inaweza kupatikana kwa kuzidisha ufanisi wa kila utaratibu wa mtu binafsi, yaani:

η 1 n = η 1 η 2 η 3 …η n= .

Kwa hiyo, mitambo ya jumla ufanisi katika mfululizo mifumo iliyounganishwa ni sawa kazi ufanisi wa mitambo ya taratibu za kibinafsi zinazounda mfumo mmoja wa kawaida:

η 1 n = η 1 η 2 η 3 …η n .(3.63)

3.2.2.2 Kuamua ufanisi katika uhusiano mchanganyiko

Katika mazoezi, uunganisho wa taratibu hugeuka kuwa ngumu zaidi. Uunganisho wa mfululizo mara nyingi hujumuishwa na sambamba. Uunganisho kama huo unaitwa mchanganyiko. Fikiria mfano wa uunganisho tata (Mchoro 3.17).

Mtiririko wa nishati kutoka kwa utaratibu wa 2 unasambazwa kwa pande mbili. Kwa upande wake, kutoka kwa utaratibu 3 ¢ ¢ mtiririko wa nishati pia husambazwa katika pande mbili. Kazi ya jumla ya nguvu za upinzani wa uzalishaji ni sawa na:

Na uk. = A ¢ n + A ¢ ¢ n + A ¢ ¢¢ n.

Ufanisi wa jumla wa mfumo mzima utakuwa sawa na:

η \u003d A p.s /Dv.s =(A ¢ n + A ¢ ¢ n + A ¢ ¢¢ n)/Dv.s . (3.64)

Kuamua ufanisi wa jumla, ni muhimu kutenganisha mtiririko wa nishati ambayo taratibu zimeunganishwa katika mfululizo, na kuhesabu ufanisi wa kila mtiririko. Mchoro 3.17 unaonyesha mstari thabiti wa I-I, mstari wa dashi II-II na mstari wa nukta-dashi III-III unapita nishati tatu kutoka chanzo cha kawaida.

Na dv.s. A 1 A ¢ 2 A ¢ 3 ... A ¢ n-1 A ¢ n

II A ¢ 2 II

A ¢ 3 4 ¢ ¢ A ¢ 4 A ¢ ¢ n-1 n ¢ A ¢ ¢ n

Tuseme tunapumzika nchini, na tunahitaji kuleta maji kutoka kwa kisima. Tunapunguza ndoo ndani yake, chukua maji na kuanza kuinua. Je, umesahau lengo letu ni nini? Hiyo ni kweli: pata maji. Lakini angalia: hatuinua maji tu, bali pia ndoo yenyewe, pamoja na mlolongo mzito ambao hutegemea. Hii inaonyeshwa na mshale wa rangi mbili: uzito wa mzigo tunaoinua ni jumla ya uzito wa maji na uzito wa ndoo na mnyororo.

Kwa kuzingatia hali hiyo kwa ubora, tunasema: pamoja na kazi muhimu ya kuinua maji, sisi pia hufanya kazi nyingine - kuinua ndoo na mnyororo. Bila shaka, bila mlolongo na ndoo, hatuwezi kuteka maji, hata hivyo, kutoka kwa mtazamo wa lengo la mwisho, uzito wao "hudhuru" kwetu. Ikiwa uzito huu ulikuwa mdogo, basi kazi kamili kamili pia itakuwa kidogo (na muhimu sawa).

Sasa hebu tuendelee kiasi soma kazi hizi na utambulishe idadi halisi inayoitwa ufanisi.

Jukumu. Maapulo yaliyochaguliwa kwa usindikaji, kipakiaji humimina nje ya vikapu kwenye lori. Uzito wa kikapu tupu ni kilo 2, na maapulo ndani yake ni kilo 18. Je! ni sehemu gani ya kazi muhimu ya kipakiaji kutoka kwa kazi yake yote?

Suluhisho. Kazi kamili ni kusonga maapulo kwenye vikapu. Kazi hii inajumuisha kuinua apples na kuinua vikapu. Muhimu: kuinua maapulo ni kazi muhimu, lakini kuinua vikapu "hakuna maana", kwa sababu madhumuni ya kazi ya kipakiaji ni kusonga tu maapulo.

Hebu tuanzishe nukuu: Fя ni nguvu ambayo mikono huinua tu maapulo, na Fк ni nguvu ambayo mikono huinua kikapu tu. Kila moja ya nguvu hizi ni sawa na nguvu sambamba ya mvuto: F=mg.

Kwa kutumia fomula A = ±(F||  l) , "tunaandika" kazi ya nguvu hizi mbili:

Inatisha \u003d + Fya lya \u003d mya g h na Auseless \u003d + Fk lk \u003d mk g h

Kazi kamili ina kazi mbili, ambayo ni sawa na jumla yao:

Kamili \u003d Ya Kuchukiza + Haifai \u003d mi g h + mk g h \u003d (mi + mk) g h

Katika tatizo, tunaulizwa kuhesabu sehemu ya kazi muhimu ya kipakiaji kutoka kwa jumla ya kazi yake. Tunafanya hivyo kwa kugawa kazi muhimu kwa jumla:

Katika fizikia, hisa kama hizo kawaida huonyeshwa kama asilimia na huonyeshwa na herufi ya Kiyunani "η" (soma: "hii"). Kama matokeo, tunapata:

η \u003d 0.9 au η \u003d 0.9 100% \u003d 90%, ambayo ni sawa.

Nambari hii inaonyesha kuwa kati ya 100% ya kazi kamili ya kipakiaji, sehemu ya kazi yake muhimu ni 90%. Tatizo limetatuliwa.

Kiasi kimwili sawa na uwiano kazi muhimu kukamilisha kazi kamilifu, katika fizikia ina jina lake mwenyewe - ufanisi - ufanisi:

Baada ya kuhesabu ufanisi kwa kutumia formula hii, ni desturi ya kuzidisha kwa 100%. Na kinyume chake: ili kuchukua nafasi ya ufanisi katika fomula hii, thamani yake lazima ibadilishwe kutoka asilimia hadi sehemu ya decimal, ikigawanya kwa 100%.

Ufafanuzi [ | ]

Ufanisi

Kihisabati, ufafanuzi wa ufanisi unaweza kuandikwa kama:

wapi LAKINI- kazi muhimu (nishati), na Q- kupoteza nishati.

Ikiwa ufanisi umeonyeshwa kama asilimia, basi huhesabiwa na formula:

wapi Q X (\displaystyle Q_(\mathrm (X)))- joto lililochukuliwa kutoka mwisho wa baridi (uwezo wa friji katika mashine za friji); A (\mtindo wa kuonyesha A)

Kwa pampu za joto hutumia neno uwiano wa mabadiliko

wapi Q Γ (\mtindo wa kuonyesha Q_(\Gamma ))- joto la condensation kuhamishiwa kwenye baridi; A (\mtindo wa kuonyesha A)- kazi (au umeme) iliyotumiwa katika mchakato huu.

Katika gari kamilifu Q Γ = Q X + A (\displaystyle Q_(\Gamma )=Q_(\mathrm (X) )+A), kwa hivyo kwa mashine bora ε Γ = ε X + 1 (\displaystyle \varepsilon _(\Gamma )=\varepsilon _(\mathrm (X) )+1)

Sababu ya ufanisi (COP) ni thamani inayoonyesha kwa asilimia ya ufanisi wa utaratibu fulani (injini, mfumo) kuhusu ubadilishaji wa nishati iliyopokelewa kuwa kazi muhimu.

Soma katika makala hii

Kwa nini ufanisi wa dizeli ni wa juu

Ripoti ya ufanisi kwa injini tofauti inaweza kutofautiana sana na inategemea mambo kadhaa. kuwa na ufanisi mdogo kutokana na idadi kubwa ya hasara za mitambo na joto zinazotokea wakati wa uendeshaji wa kitengo cha nguvu cha aina hii.

Jambo la pili ni msuguano unaotokea wakati wa mwingiliano wa sehemu za kupandisha. Matumizi mengi ya nishati muhimu yanaendeshwa na pistoni za injini, pamoja na mzunguko wa sehemu za ndani ya motor, ambazo zimewekwa kimuundo kwenye fani. Karibu 60% ya nishati ya mwako ya petroli hutumiwa tu ili kuhakikisha uendeshaji wa vitengo hivi.

Hasara za ziada husababishwa na uendeshaji wa taratibu nyingine, mifumo na viambatisho. Pia inachukua kuzingatia asilimia ya hasara kutokana na upinzani wakati wa malipo ya pili ya mafuta na hewa, na kisha kutolewa kwa gesi za kutolea nje kutoka kwa silinda ya injini.

Ikiwa tunalinganisha mtambo wa dizeli na injini ya petroli, injini ya dizeli ina ufanisi mkubwa zaidi ikilinganishwa na kitengo cha petroli. Vitengo vya nguvu kwenye petroli vina ufanisi wa karibu 25-30% ya jumla ya nishati iliyopokelewa.

Kwa maneno mengine, kati ya lita 10 za petroli zilizotumiwa kwenye injini, ni lita 3 tu zinazotumiwa kwa kazi muhimu. Nishati iliyobaki kutoka kwa mwako wa mafuta ilitawanywa kuwa hasara.

Kwa kiashiria sawa cha uhamisho, nguvu ya injini ya petroli ya anga ni ya juu, lakini inapatikana kwa kasi ya juu. Injini inahitaji "kugeuka", hasara huongezeka, matumizi ya mafuta yanaongezeka. Inahitajika pia kutaja torque, ambayo inamaanisha nguvu ambayo hupitishwa kutoka kwa gari hadi magurudumu na kusonga gari. ICE za petroli hufikia torque yao ya juu zaidi kwa RPM.

Dizeli inayotamaniwa kama hiyo hufanikisha torati ya kilele kwa kasi ya chini, huku ikitumia dizeli kidogo kufanya kazi muhimu, ambayo inamaanisha ufanisi wa juu na uchumi wa mafuta.

Mafuta ya dizeli huzalisha joto zaidi kuliko petroli, joto la mwako la mafuta ya dizeli ni kubwa zaidi, na index ya upinzani wa kubisha ni ya juu. Inabadilika kuwa injini ya mwako wa ndani ya dizeli ina kazi muhimu zaidi iliyofanywa kwa kiasi fulani cha mafuta.

Thamani ya nishati ya mafuta ya dizeli na petroli

Mafuta ya dizeli hutengenezwa na hidrokaboni nzito kuliko petroli. Ufanisi wa chini wa mmea wa petroli ikilinganishwa na injini ya dizeli pia iko katika sehemu ya nishati ya petroli na sifa za mwako wake. Mwako kamili wa kiasi sawa cha mafuta ya dizeli na petroli itatoa joto zaidi katika kesi ya kwanza. Joto katika injini ya dizeli hubadilishwa kikamilifu kuwa nishati muhimu ya mitambo. Inatokea kwamba wakati wa kuchoma kiasi sawa cha mafuta kwa kitengo cha wakati, ni injini ya dizeli ambayo itafanya kazi zaidi.

Inafaa pia kuzingatia sifa za sindano na uundaji wa hali zinazofaa kwa mwako kamili wa mchanganyiko. Katika injini ya dizeli, mafuta hutolewa kando na hewa, haijaingizwa kwenye njia nyingi za ulaji, lakini moja kwa moja kwenye silinda mwishoni mwa kiharusi cha compression. Matokeo yake ni joto la juu na mwako kamili zaidi wa sehemu ya mchanganyiko wa kazi ya mafuta-hewa.

Matokeo

Waumbaji wanajitahidi kila wakati kuboresha ufanisi wa injini za dizeli na petroli. Kuongezeka kwa idadi ya valves za uingizaji na kutolea nje kwa silinda, matumizi ya kazi, udhibiti wa umeme wa sindano ya mafuta, valve ya koo na ufumbuzi mwingine unaweza kuongeza ufanisi. Kwa kiasi kikubwa hii inatumika kwa injini ya dizeli.

Shukrani kwa vipengele hivi, injini ya kisasa ya dizeli ina uwezo wa kuchoma kabisa sehemu ya mafuta ya dizeli iliyojaa hidrokaboni kwenye silinda na kutoa torque kubwa kwa revs za chini. RPM za chini humaanisha upotezaji mdogo wa msuguano na matokeo yake ya kuvuta. Kwa sababu hii, injini ya dizeli leo ni moja ya aina zinazozalisha zaidi na za kiuchumi za injini za mwako wa ndani, ufanisi ambao mara nyingi huzidi 50%.

Soma pia

Kwa nini ni bora kuwasha injini kabla ya safari: lubricant, mafuta, kuvaa kwa sehemu za baridi. Jinsi ya kuwasha injini ya dizeli wakati wa baridi.