Зависимость КПД ДВС от оборотов, дросселя, нагрузки.

Модераторы: Ибадуллаев, strannik, motor

Re: Зависимость КПД ДВС от оборотов, дросселя, нагрузки.

Сообщение Ибадуллаев » 26 окт 2010, 07:33

Ибадуллаев писал(а):"В обычной эксплуатации, где предполагается большой срок службы, на двигателях с воспламенением от искры это редко окупается даже в случае, если топливо допускает применение степени сжатия выше 8, по той причине, что увеличенные механические потери поглощают почти весь потенциальный выигрыш."

В литературе я так и не нашел ссылок и обоснований того, почему современная теория считает СС 14 предельной для зажигалок. Каких-либо долговременных практических исследований движка с СС 14 не проводилось. По крайней мере я про такое не читал. Есть голословные утверждения, что при такой СС возникает детонация, она приводит к резкому снижению механического КПД двигателя и, соответственно, к снижению эффективного КПД. То есть, если судить по букве изложения современной теории, если после СС 14 не возникнет детонация, то эффективный КПД зажигалки увеличится.
Насколько можно судить, выводы современных теоретиков насчет величины СС 14 основаны на исследованиях Рикардо различных видов топлив. Надо сказать, судя по содержанию книги, человеком он был не просто выдающегося ума, но и чрезвычайно дотошным исследователем. Он провел многочисленные исследования топлив по двум параметрам: 1. Склонности к детонации; 2. Склонности к преждевременному воспламенению. Оказалось, что есть виды легких углеводородов, для которых допустимые предельные СС доходят до 18 (ацетон), 15 (толуол), 14.6 (бензол), 14 (изопропиловый спирт), 12.55 (кумол), 11.25 (ксилол) и т.д.
Но те топлива, которые наименее склонны к детонации, наиболее склонны к преждевременному воспламенению (воспламенение от воздействия горячих стенок камеры сгорания). В итоге получается, что при учете обоих факторов, допустимая степень сжатия для любого из перечисленных видов топлив не превышает значения 14. Видимо, этот момент и стал основанием для современных теоретиков для вывода о предельной СС зажигалок.
Мой анализ протекания давления и температур, теплоемкости газов и их влияния на КПД практически полностью совпадает с положениями Рикардо, но выводы у нас разные.
Ибадуллаев
Администратор
 
Сообщения: 1416
Зарегистрирован: 15 июн 2009, 18:46

Re: Зависимость КПД ДВС от оборотов, дросселя, нагрузки.

Сообщение Israel » 27 окт 2010, 01:12

А почему вы это пишете именно в этой теме? "Зависимость КПД ДВС от оборотов, дросселя, нагрузки".
У вас есть ответ на мое корневое сообщение в этой теме? Это очень интересно.
Аватара пользователя
Israel
 
Сообщения: 84
Зарегистрирован: 23 мар 2009, 22:54

Re: Зависимость КПД ДВС от оборотов, дросселя, нагрузки.

Сообщение Ибадуллаев » 27 окт 2010, 07:06

Israel писал(а):У вас есть ответ на мое корневое сообщение в этой теме? Это очень интересно.

Извини, не обратил внимания на вопрос. Ответ, разумеется есть.
Israel писал(а):
Я обратил внимание что КПД грузовиков (особенно седельных тягачей) выше втрое чем кпд легковых машин, а кпд поездов еще втрое выше чем грузовиков. (КПД в данном случае - отношение количества потраченного топлива на тоннокилометры). При чём этот КПД каждого траснспортного средства растет с увеличением нагрузки. То есть чем больше массы на 1 л.с. или кВт мощности.
У легковушки примерно 50-70 л.с на тонну, у грузовиков 10, у поездов - около 1. (Конец вступления).


Вопрос поставлен неправильно. Таких понятий как КПД грузовика, КПД легковушки, КПД поезда в природе не существует. Есть понятие эффективности перевозки грузов на транспортных средствах (ТС). Данная эффективность зависит от предназначения ТС. Допустим, Вам надо на расстояние 100 км перевезти 100 тонн кирпичей. Есть 3 варианта действия: 1. Нанимаете легковушку весом 1 тонну и грузоподьемностью 400 кг. (соответственно 250 рейсов или 25 000 км пробега). 2. Грузовик весом 10 тонн и грузоподемностью 10 тонн. (соответственно 10 рейсов или 1 000 км пробега) 3. Поезд весом 50 тонн и грузоподъемностью 100 тонн. (соответственно 1 рейс или 100 км пробега). Какой вариант для Вашего кармана будет наиболее эффективным?
Что касается КПД ДВС, то это зависит от его вида. КПД бензинового ДВС примерно на 20-40% меньше, чем дизельного. КПД дизельного ДВС примерно на 50% меньше, чем у электрического.

Israel писал(а):Кто не слеп тот видит, что КПД обычного двигателя (ЗМЗ-406 в частности) на половинном газу в 1.6 раза ниже чем на полном газу(414/260=1.6)!


Зависимость КПД бензинового ДВС от угла открытия дросселя почти линейная. На ХХ эффективный КПД равен нулю. По мере открытия дросселя КПД приобретает значения выше 0 и увеличивается до максимальной величины (около 25%) примерно в районе 85-90% угла дросселя. Затем КПД немного уменьшается.
У дизельных ДВС на ХХ КПД равен 0. К 60% расхода топлива он становится максимальным (около 45%) и затем к 100% расхода топлива он существенно падает (примерно 38-39%).
Когда надо снять ВСХ, двигатель крутится со 100% дросселя на оборотах обычно с 2000 до номинальных с шагом, допустим, 500 оборотов. Когда надо снять характеристики на частичных нагрузках выбираются обороты (в данном случае 3200) и режимы (шаг открытия дросселя по расходу воздуха).
Ибадуллаев
Администратор
 
Сообщения: 1416
Зарегистрирован: 15 июн 2009, 18:46

Re: Зависимость КПД ДВС от оборотов, дросселя, нагрузки.

Сообщение Israel » 27 окт 2010, 23:34

Спасибо за ответы!
Ибадуллаев писал(а):Вопрос поставлен неправильно. Таких понятий как КПД грузовика, КПД легковушки, КПД поезда в природе не существует
Я не знаю существует ли в природе. Поэтому сам ввел это понятие для простоты. Это количество топлива, потраченное ТС на 1 тоннокилометр.

Ибадуллаев писал(а):Есть понятие эффективности перевозки грузов на транспортных средствах (ТС). Данная эффективность зависит от предназначения ТС. Допустим, Вам надо на расстояние 100 км перевезти 100 тонн кирпичей. Есть 3 варианта действия:
1. Нанимаете легковушку весом 1 тонну и грузоподьемностью 400 кг. (соответственно 250 рейсов или 25 000 км пробега).
2. Грузовик весом 10 тонн и грузоподемностью 10 тонн. (соответственно 10 рейсов или 1 000 км пробега)
3. Поезд весом 50 тонн и грузоподъемностью 100 тонн. (соответственно 1 рейс или 100 км пробега). Какой вариант для Вашего кармана будет наиболее эффективным?
Я разве где-то говорил о КПД по отношению к полезному грузу? Нет. Я говорил только о полной массе ТС, а не о массе груза. Возможно вас сбило с толку моё слово "тоннокилометр" обычно применяемое только к грузу, но я имел ввиду полную массу. Ибо это технический форум а не учетно-финансовый.

Ибадуллаев писал(а): Зависимость КПД бензинового ДВС от угла открытия дросселя почти линейная. На ХХ эффективный КПД равен нулю. По мере открытия дросселя КПД приобретает значения выше 0 и увеличивается до максимальной величины (около 25%) примерно в районе 85-90% угла дросселя. Затем КПД немного уменьшается

Уменьшается? Странно - на вашем графике уменьшается только у вашего двигателя, а у обычного - нет
Изображение

Почему график противоречит вашим словам? Вы можете уточнить где ошибка?

А в остальном получается, что ваш двигатель фактически отличается от обычного тем, что у вашего КПД практически одинаковый на всех разумных уровнях открытия дросселя. И почти соответствует максимальному у обычного. То есть, обычный двигатель разумно использолвать только на максимальных оборотах а ваш на любых.

Ибадуллаев писал(а):У дизельных ДВС на ХХ КПД равен 0.
К 60% расхода топлива он становится максимальным (около 45%) и затем к 100% расхода топлива он существенно падает (примерно 38-39%).
Честно говоря сомневаюсь. Хотелось бы проверить. У вас есть график или ссылка на результаты исследования КПД дизеля?

Еще раз спасибо за внимание к моим вопросам. А то они меня мучают уже много лет. Я даже кушать не могу!
Аватара пользователя
Israel
 
Сообщения: 84
Зарегистрирован: 23 мар 2009, 22:54

Re: Зависимость КПД ДВС от оборотов, дросселя, нагрузки.

Сообщение boot_56 » 28 окт 2010, 05:55

Israel писал(а): Я разве где-то говорил о КПД по отношению к полезному грузу?
Улыбнуло. Вспомнился спор, в колхозе, когда был студентом: у какого нагревателя больше кпд - у рефлектора со спиралью и зеркалом или у масляного? Отличник говорил, что у обоих он 100%, а двоечник пытался ему что-то объяснять про диаграмму направленности и градиент температур. А лучше всех грел "козёл" - простая спираль на кирпичах :mrgreen:
boot_56
 
Сообщения: 312
Зарегистрирован: 21 июн 2010, 10:13

Re: Зависимость КПД ДВС от оборотов, дросселя, нагрузки.

Сообщение Ибадуллаев » 28 окт 2010, 07:13

Israel писал(а):Почему график противоречит вашим словам? Вы можете уточнить где ошибка?

Почему противоречит? Ей-богу, не знаю. :D Есть много вещей, которые просто принимаю на веру. В книгах пишут, что зажигалки достигают максимального КПД при таких наполнениях. Правда это или неправда, бог их знает.
Israel писал(а):А в остальном получается, что ваш двигатель фактически отличается от обычного тем, что у вашего КПД практически одинаковый на всех разумных уровнях открытия дросселя.

Вынужден чуть поправить. :) У меня нет двигателя. Есть относительно сносно работающий действующий макет. Надеюсь, что последние наши планы по изменению СЗ, дадут результат и диаграмма будет выглядеть по иному.
Israel писал(а):Честно говоря сомневаюсь. Хотелось бы проверить. У вас есть график или ссылка на результаты исследования КПД дизеля?

Поискал, графика нет. Даю цитату из книги Воинова. В конспекте страница не указана.
Глава: «Преимущества и недостатки дизельного процесса»
«в отличие от двигателей легкого топлива, индикаторный к. п. д. которых на режимах малых нагрузок снижается, в дизелях значения ήі с уменьшением нагрузки увеличиваются. Соответственно, экономия топлива в условиях эксплуатации автомобилей с дизелями по сравнению с расходом топлива автомобилей с бензиновыми двигателями достигает в среднем 40%, в то время как различия в минимальных удельных расходах топлива по нагрузочным характеристикам значительно меньше — лишь 20—25%.»
Israel писал(а):А то они меня мучают уже много лет. Я даже кушать не могу!


Надеюсь, что теперь аппетит востановится :D
Ибадуллаев
Администратор
 
Сообщения: 1416
Зарегистрирован: 15 июн 2009, 18:46

Re: Зависимость КПД ДВС от оборотов, дросселя, нагрузки.

Сообщение Israel » 29 окт 2010, 20:48

Ибадуллаев писал(а):
Israel писал(а):Почему график противоречит вашим словам? Вы можете уточнить где ошибка?
Почему противоречит? Ей-богу, не знаю. :D Есть много вещей, которые просто принимаю на веру. В книгах пишут, что зажигалки достигают максимального КПД при таких наполнениях
Хотелось бы увидеть в каких книжках это пишут. Может вы что то не правильно поняли. Например далее вы цитируете книгу Воинова, глава: «Преимущества и недостатки дизельного процесса»: сказано только что у «двигателей легкого топлива индикаторный к. п. д. на режимах малых нагрузок снижается». Ничего не говорится о снижении при нагрузках больших 90%.
В общем, если сможете найти откуда инфа о снижении, приведите пожалуйста точную цитату.

Ибадуллаев писал(а):Правда это или неправда, бог их знает
А для меня вы бог в этих вопросах. Когда вы мне отвечаете, я испытываю нечто подобное тому как если бы Бог ответил молящемуся.
Но особенно впечатляют ваши человеческие качества. Вы очень внимательны к собеседникам стоящим на несколько ступеней ниже вашего уровня просвещенности в этих вопросах. И хотя вы многих вещей не знаете еще, но с интересном все внимательно изучаете.Я уж не говорю об обычной вежливости. Это очень контрастирует с многими другими форумчанами. Почти все с гонором и с манией величия. Не только на вашем форуме.

Ибадуллаев писал(а):
Поискал, графика нет. Даю цитату из книги Воинова. В конспекте страница не указана.
Глава: «Преимущества и недостатки дизельного процесса»

"в отличие от двигателей легкого топлива, индикаторный к. п. д. которых на режимах малых нагрузок снижается, в дизелях значения ήі с уменьшением нагрузки увеличиваются. Соответственно, экономия топлива в условиях эксплуатации автомобилей с дизелями по сравнению с расходом топлива автомобилей с бензиновыми двигателями достигает в среднем 40%, в то время как различия в минимальных удельных расходах топлива по нагрузочным характеристикам значительно меньше — лишь 20—25%."
Теперь хотелось бы узнать аналогичные показатели для турбины и ротора.

И еще момент. Важно найти зависимость КПД не только от дросселя, но и от нагрузки - то есть при одном и том же дросселе двигатель работает на меньших оборотах из-за нагрузки с большим КПД, чем когда он крутится на больших оборотах под малой нагрузкой.
Поэтому КПД грузовика значительно выше КПД легковика, а КПД Поезда еще выше и тоже с большим отрывом от грузовика. Хотя все работают на дизеле.
Аватара пользователя
Israel
 
Сообщения: 84
Зарегистрирован: 23 мар 2009, 22:54

Re: Зависимость КПД ДВС от оборотов, дросселя, нагрузки.

Сообщение Pavel227 » 30 окт 2010, 18:42

Israel писал(а):А для меня вы бог в этих вопросах. Когда вы мне отвечаете, я испытываю нечто подобное тому как если бы Бог ответил молящемуся

Круто! Один душевнобольной уже появился, да ещё из израиля!!!, пора создавть секту! :), соглашусь на казначея :lol:
Pavel227
 
Сообщения: 813
Зарегистрирован: 30 дек 2009, 14:55
Откуда: Москва

Re: Зависимость КПД ДВС от оборотов, дросселя, нагрузки.

Сообщение Ибадуллаев » 30 окт 2010, 21:41

Israel писал(а):Ничего не говорится о снижении при нагрузках больших 90%.

Поискал в моих конспектах, в них данный момент не отражен. Попробую объяснить. ВСХ снимается для выявления мощности двигателя. Соответственно, при снятии ВСХ в стоковых зажигалках используется богатая смесь (примерно 0.85). При этом, из источников следует, что обогащение смеси выше стехиометрии дает прибавку мощности примерно на 4-5%, а обогащение смести от 1 до 0.85 увеличивает расход топлива на 16%. Отсюда следует вывод: если снимать ВСХ на одном и том же составе смеси (пусть будет 1) максимальный КПД будет достигнут при 100% дросселя. Если же снимать ВСХ на обычно практикуемых смесях (полный дроссель- богатая смесь и максимальная мощность, частичный дроссель – стехиометрия или обедненная смесь и экономия), то максимальный КПД будет на частичной нагрузке (около 85-90% дросселя).
Israel писал(а):Теперь хотелось бы узнать аналогичные показатели для турбины и ротора.

Чисто теоретически использование турбины всегда означает снижение КПД двигателя. Это обусловлено теми допущениями, которые используются при анализе теоретического цикла. Допустим, хотя бы такие: степень расширения равна степени сжатия, в теоретическом цикле нет понятия частичных нагрузок и т.п. В реальном цикле бензинового двигателя использование турбины влечет уменьшение КПД во всех случаях. В дизельных двигателях использование турбины дает двоякий результат: 1. На частичных нагрузках КПД увеличивается почти до 55%. На полной нагрузке КПД уменьшается по сравнению с тем же движком, но без турбины.
Israel писал(а):И еще момент. Важно найти зависимость КПД не только от дросселя, но и от нагрузки - то есть при одном и том же дросселе двигатель работает на меньших оборотах из-за нагрузки с большим КПД, чем когда он крутится на больших оборотах под малой нагрузкой.
Поэтому КПД грузовика значительно выше КПД легковика, а КПД Поезда еще выше и тоже с большим отрывом от грузовика. Хотя все работают на дизеле.

Если говорить о дизелях, независимо от того (судовой, тепловозный, грузового авто или легковушки) разброс по КПД на ВСХ здесь не очень большой. По справочным данным он находится между 205 гр/кВт*ч у судовых до 230 гр/кВт*ч – у легковых. По частичным нагрузкам разброс более высокий. Минимально полученный результат - 155 гр/кВт*ч у двигателя МАН для грузовика.
Israel писал(а): Я даже кушать не могу!

Pavel227 писал(а):Круто! Один душевнобольной уже появился, да ещё из израиля!!!, пора создавть секту! , соглашусь на казначея

Однако, юмор у нас начинает приобретать зеленые цвета :mrgreen:
Ибадуллаев
Администратор
 
Сообщения: 1416
Зарегистрирован: 15 июн 2009, 18:46

Re: Зависимость КПД ДВС от оборотов, дросселя, нагрузки.

Сообщение Israel » 30 окт 2010, 23:04

Ибадуллаев писал(а):
Israel писал(а):Ничего не говорится о снижении при нагрузках больших 90%.
Поискал в моих конспектах, в них данный момент не отражен. Попробую объяснить
Cпасибо конечно но опять ответ не на тот вопрос. Меня пока не интересует объяснение факта а подтверждение\отрицание самого факта. Потом займёмся объяснениями.
Пока что выяснилось что подтверждения вашего заявления о том что после 90% падает КПД вы не нашли. А я нашел в графике из вашего же исследования что кпд растет до 100%. Конечно 1 графика мало для того чтобы убедиться в истинности на 100% но все таки.


Ибадуллаев писал(а):
Israel писал(а):Теперь хотелось бы узнать аналогичные показатели для турбины и ротора.

... В реальном цикле бензинового двигателя использование турбины влечет уменьшение КПД во всех случаях. В дизельных двигателях использование турбины дает двоякий результат
Я имел ввиду не турбонаддув а турбину - как на самолетах и некоторых танках. Помому она на каком то режиме по КПД првосходит дизель. Но я могу ошибаться. То же самое о роторе.

Ибадуллаев писал(а):
Israel писал(а):И еще момент. Важно найти зависимость КПД не только от дросселя, но и от нагрузки - то есть при одном и том же дросселе двигатель работает на меньших оборотах из-за нагрузки с большим КПД, чем когда он крутится на больших оборотах под малой нагрузкой.
Поэтому КПД грузовика значительно выше КПД легковика, а КПД Поезда еще выше и тоже с большим отрывом от грузовика. Хотя все работают на дизеле.

Если говорить о дизелях, независимо от того (судовой, тепловозный, грузового авто или легковушки) разброс по КПД на ВСХ здесь не очень большой. По справочным данным он находится между 205 гр/кВт*ч у судовых до 230 гр/кВт*ч – у легковых. По частичным нагрузкам разброс более высокий. Минимально полученный результат - 155 гр/кВт*ч у двигателя МАН для грузовика
Меня интересует график описания зависимости кпд от нагрузки.
Дизельный легковик расходует в 10 раз больше топлива на тоннокилометр полной массы чем поезд. Почему? Или в 3 раза больше чем грузовик. Это вам не проценты, а разы и порядки.
Кардинальное отличие лековикаот грузовика и поезда - в соотношении мощности двигателя на единицу массы.
У легковушки 100 л.с. на тонну, у грузовика 10, а у поезда порядка 5 л.с. на тонну. Важнее разобраться с легковиком и грузовиком, потому что у поезда есть отличие от них в меньшем сопротивлении качения. Хотя я не думаю что в 3 раза.

И еще наблюдение. Одно и то же ТС расходует меньше на единицу полной массы если масса растет. То есть грузовик пустой расходует больше на тонну веса, чем груженый по самые помидоры. Поезд то же самое.

отсюда вывод. Чтобы повысить экономичность лековушки втрое надо в 10 раз слабе двигатель поставить - около 10 л.с. Конечно это неудобно. Нужно как то комбинировать мощный двигатель со слабым типа при разгоне мощный а на трассе слабый. А еще важнее понять почему у дизеля не постоянный кпд при любой нагрузке. И если это понять и что то придумать чтобы КПД стал постоянным, то мы добьмся значительной экономии - в 3 раза.
Аватара пользователя
Israel
 
Сообщения: 84
Зарегистрирован: 23 мар 2009, 22:54

Пред.След.

Вернуться в Теория рабочих процессов

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

cron