- •1 Аналитический обзор
- •1.1.1 Электромагнитная форсунка
- •1.1.2 Электрогидравлическая форсунка
- •1.1.3 Пьезоэлектрическая форсунка
- •1.4 Кпд двигателя и его мощность
- •1.5 Выхлопные газы
- •1.2.2 Окта́новое число́
- •1.2.2.1Виды октановых чисел: очи и очм
- •1.8. Анализ патентной чистоты
- •1.8.1. Цели патентных исследований
- •1.8.2. Экспертиза на патентную чистоту
1.4 Кпд двигателя и его мощность
Принято считать, что дизельный двигатель выигрывает в плане экономичности. На самом деле раньше так полагали, потому что солярка стоила на порядок дешевле, сегодня же разница в цене между бензином и дизелем практически нивелировалась. Однако дизельные моторы все равно остаются менее прожорливыми. Это достигается благодаря высокой степени сжатия (20 единиц у дизеля, 10 единиц у бензина,), которая позволяет переплюнуть показатели КПД бензинового агрегата примерно на 40%, что, естественно, является довольно серьезной заявкой на победу. Иными словами, сгорание рабочей смеси в дизельном двигателе более эффективно. Владельцы автомобилей с дизельными моторами знают, что расход топлива у них будет на 20% меньше, чем у их собратьев, приносящих жертвы бензиновому богу. Впрочем, это никоим образом не умаляет достоинств «зажигалок», которые могут тоже быть довольно экономичными.
В то же время бензиновые моторы обладают большей мощностью. Например, Mercedes-Benz в кузове W124 дизельной версии модели E 200 D под капотом затаил всего 75 «лошадок», в то время как бензиновый аналог «мерса» располагает табуном в 136 «лошадей». Однако и тут есть свой нюанс: сравнительно небольшая мощность дизеля с лихвой компенсируется ровной тягой на абсолютно любых оборотах, что бензиновым силовым установкам может только сниться.
1.5 Выхлопные газы
Выхлопные газы - отработавшее в двигателе рабочее тело. Являются продуктами окисления и неполного сгорания углеводородного топлива. Выбросы выхлопных газов — основная причина превышения допустимых концентрацийтоксичных веществ и канцерогенов в атмосфере крупных городов, образования смогов, являющихся частой причиной отравления в замкнутых пространствах.
Состав автомобильных выхлопных газов:
|
Бензиновые двигатели |
Дизели |
Пропан |
N2, об.% |
74—77 |
76—78 |
|
O2, об.% |
0,3—8,0 |
2,0—18,0 |
|
H2O (пары), об.% |
3,0—5,5 |
0,5—4,0 |
|
CO2, об.% |
0,0—16,0 |
1,0—10,0 |
|
CO*, об.% |
0,1—5,0 |
0,01—0,5 |
|
Оксиды азота*, об.% |
0,0—0,8 |
0,0002—0,5 |
|
Углеводороды*, об.% |
0,2—3,0 |
0,09—0,5 |
|
Альдегиды*, об.% |
0,0—0,2 |
0,001—0,009 |
|
Сажа**, г/м3 |
0,0—0,04 |
0,01—1,10 |
|
Бензпирен-3,4**, г/м3 |
10—20·10−6 |
10×10−6 |
|
* Токсичные компоненты
** Канцерогены
1.2.1 Степень сжатия — отношение объёма надпоршневого пространства цилиндрадвигателя внутреннего сгоранияпри положениипоршняв нижней мёртвой точке (НМТ) (полный объём цилиндра) к объёму надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня вверхней мёртвой точке(ВМТ), то есть к объёмукамеры сгорания.
, где:
= диаметр цилиндра;
= ход поршня;
= объём камеры сгорания, то есть, объём, занимаемый бензовоздушной смесью в конце такта сжатия, непосредственно перед поджиганием искрой; часто определяется не расчётом, а непосредственно измерением из-за сложной формы камеры сгорания.
Увеличение степени сжатия требует использования топлива с более высоким октановым числом(длябензиновых ДВС) во избежаниедетонации. Повышение степени сжатия в общем случае повышает егомощность, кроме того, увеличиваетКПДдвигателя кактепловой машины, то есть, способствует снижению расхода топлива.
Степень сжатия, обозначаемая греческой буквой ε, есть величина безразмерная. Связанная с ней величина — компрессия— зависит от степени сжатия, от природы сжимаемого газа и от условий сжатия. Приадиабатическом процессесжатия воздуха зависимость эта выглядит так: P=P0*εγ, где γ=1,4 — показатель адиабаты для двухатомных газов (в том числе воздуха),P0 — начальное давление, как правило, принимается равным1.
Из-за неадиабатичности сжатия в двигателе внутреннего сгорания (теплообмен со стенками, утечки части газа через неплотности, присутствия в нем бензина) сжатие газа считают политропным с показателем политропы n=1,2.При ε=10 компрессия в лучшем случае должна быть 101,2=15,8
Детонация в двигателе — изохорный самоускоряющийся процесс перехода горения топливо-воздушной смеси в детонационный взрыв без совершения работы с переходом энергии сгорания топлива в температуру и давление газов. Фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, то есть превышает скорость распространения звука в данной среде и приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндро-поршневой и кривошипно-шатунной групп и вызывает тем самым усиленный износ этих деталей. Высокая температура газов приводит к прогоранию днища поршней и обгоранию клапанов.
Понятие степени сжатия не следует путать с понятием компрессия, которое обозначает (при определённой конструктивно обусловленной степени сжатия) максимальное давление, создаваемое в цилиндре при движении поршня от нижней мёртвой точки (НМТ) до верхней мёртвой точки (ВМТ) (например: степень сжатия — 10:1, компрессия — 14 атм.).