Sprawność silnika spalinowego – znamy sprawność w porównaniu
Zawartość
Wśród wielu cech różnych mechanizmów w samochodzie decydującym czynnikiem jest Sprawność silnika spalinowego. Aby poznać istotę tego pojęcia, trzeba dokładnie wiedzieć, czym jest klasyczny silnik spalinowy.
Sprawność silnika spalinowego - co to jest?
Przede wszystkim silnik przetwarza energię cieplną powstającą podczas spalania paliwa na określoną ilość pracy mechanicznej. W przeciwieństwie do silników parowych, silniki te są lżejsze i bardziej kompaktowe. Są znacznie bardziej ekonomiczne i zużywają ściśle określone paliwa płynne i gazowe. Tak więc wydajność nowoczesnych silników jest obliczana na podstawie ich właściwości technicznych i innych wskaźników.
Sprawność (współczynnik wydajności) to stosunek mocy faktycznie przenoszonej na wał silnika do mocy odbieranej przez tłok w wyniku działania gazów. Jeśli porównamy sprawność silników o różnej mocy, możemy stwierdzić, że ta wartość dla każdego z nich ma swoją własną charakterystykę.
Efektywna sprawność silnika zależy od różnych strat mechanicznych na różnych etapach pracy. Na straty ma wpływ ruch poszczególnych części silnika i wynikające z niego tarcie. Są to tłoki, pierścienie tłokowe i różne łożyska. Części te powodują największą ilość strat, stanowiąc około 65% ich całości. Ponadto straty wynikają z działania mechanizmów takich jak pompy, iskrowniki i inne, które mogą sięgać nawet 18%. Niewielką część strat stanowią opory występujące w układzie paliwowym podczas procesu dolotu i wydechu.
Przede wszystkim wydajność spada z powodu strat ciepła. Elektrownia nagrzewa wszystkie elementy układu, w tym płyn chłodzący, chłodnicę i nagrzewnicę, wraz z utratą ciepła. Część jest tracona wraz ze spalinami. Średnio straty ciepła odpowiadają za do 35% sprawności, a oszczędność paliwa za kolejne 25%. Kolejne 20% zajmują straty mechaniczne, tj. na elementach powodujących tarcie (tłoki, pierścienie itp.). Wysokiej jakości oleje silnikowe pomagają zmniejszyć tarcie, ale tego czynnika nie można całkowicie wyeliminować.
Ze względu na niską sprawność silnika możliwe jest wyraźniejsze przedstawienie strat np. na ilości paliwa. Przy średnim zużyciu paliwa na poziomie 10 litrów na sto kilometrów przejechanie tego odcinka zajmuje tylko 2-3 litry paliwa, reszta to strata. Silnik wysokoprężny ma mniejsze straty, podobnie jak silnik spalinowy z wyposażeniem w balony gazowe. Jeśli kwestia wysokiej sprawności silnika jest fundamentalna, to są opcje ze współczynnikiem 90%, ale są to pojazdy elektryczne i samochody z silnikiem hybrydowym. Z reguły ich koszt jest nieco wyższy, a ze względu na specyfikę działania (konieczne jest regularne ładowanie, a zapach pracy jest ograniczony) maszyny takie są nadal rzadkością w naszym kraju.
Porównanie sprawności silnika - benzyna i olej napędowy
Porównując sprawność silnika benzynowego i wysokoprężnego należy zauważyć, że pierwszy z nich nie jest wystarczająco wydajny i przetwarza zaledwie 25-30% wytworzonej energii na użyteczną pracę. Na przykład sprawność standardowego silnika wysokoprężnego sięga 40%, a zastosowanie turbodoładowania i chłodzenia powietrza doładowującego zwiększa tę liczbę do 50%.
Oba silniki, pomimo podobieństwa konstrukcyjnego, mają różne typy tworzenia mieszanki. Dlatego tłoki silnika gaźnikowego pracują w wyższych temperaturach, które wymagają wysokiej jakości chłodzenia. Z tego powodu energia cieplna, która mogłaby zamienić się w energię mechaniczną, jest bezskutecznie rozpraszana, obniżając ogólną wartość sprawności.
Jednak w celu zwiększenia wydajności silnika benzynowego podejmowane są pewne środki. Na przykład można zainstalować dwa zawory dolotowe i wydechowe na cylinder zamiast jednego zaworu dolotowego i jednego zaworu wydechowego. Ponadto niektóre silniki mają oddzielną cewkę zapłonową dla każdej świecy zapłonowej. Sterowanie przepustnicą w wielu przypadkach odbywa się za pomocą napędu elektrycznego, a nie zwykłego kabla.
Sprawność silnika Diesla – odczuwalna sprawność
Diesel jest jedną z odmian silników spalinowych, w których zapłon mieszanki roboczej następuje w wyniku sprężania. Dlatego ciśnienie powietrza w cylindrze jest znacznie wyższe niż w silniku benzynowym. Porównując sprawność silnika wysokoprężnego ze sprawnością innych konstrukcji można zauważyć jego najwyższą sprawność.
Przy małych prędkościach i dużej pojemności skokowej wskaźnik sprawności może przekraczać 50%.
Należy zwrócić uwagę na stosunkowo niskie zużycie oleju napędowego oraz niską zawartość szkodliwych substancji w spalinach. Tak więc wartość sprawności silnika spalinowego zależy całkowicie od jego typu i konstrukcji. W wielu pojazdach niska wydajność jest równoważona różnymi ulepszeniami mającymi na celu poprawę ogólnej wydajności.
