Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors – wir kennen den Wirkungsgrad im Vergleich
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Unter den vielen Eigenschaften verschiedener Mechanismen im Auto ist der entscheidende Faktor Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors. Um die Essenz dieses Konzepts herauszufinden, müssen Sie genau wissen, was ein klassischer Verbrennungsmotor ist.
Der Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors – was ist das?
Zunächst wandelt der Motor die bei der Verbrennung des Kraftstoffs entstehende Wärmeenergie in eine bestimmte Menge an mechanischer Arbeit um. Im Gegensatz zu Dampfmaschinen sind diese Maschinen leichter und kompakter. Sie sind deutlich sparsamer und verbrauchen fest definierte flüssige und gasförmige Brennstoffe. Daher wird die Effizienz moderner Motoren anhand ihrer technischen Eigenschaften und anderer Indikatoren berechnet.
Der Wirkungsgrad (Leistungszahl) ist das Verhältnis der tatsächlich auf die Motorwelle übertragenen Leistung zu der vom Kolben aufgrund der Wirkung von Gasen aufgenommenen Leistung. Wenn wir die Effizienz von Motoren unterschiedlicher Leistung vergleichen, können wir feststellen, dass dieser Wert für jeden von ihnen seine eigenen Eigenschaften hat.
Der effektive Wirkungsgrad des Motors hängt von verschiedenen mechanischen Verlusten in verschiedenen Betriebsstadien ab. Die Verluste werden durch die Bewegung einzelner Motorteile und die daraus resultierende Reibung beeinflusst. Dies sind Kolben, Kolbenringe und verschiedene Lager. Diese Teile verursachen die größten Verluste und machen etwa 65% ihrer Gesamtsumme aus. Darüber hinaus entstehen Verluste durch die Wirkung von Mechanismen wie Pumpen, Magnetzündern und anderen, die bis zu 18 % erreichen können. Ein kleiner Teil der Verluste sind die Widerstände, die beim Ansaug- und Abgasvorgang im Kraftstoffsystem auftreten.
Vor allem der Wirkungsgrad sinkt durch Wärmeverluste. Das Kraftwerk erwärmt alle Elemente des Systems, einschließlich Kühlmittel, Kühler und Heizung, und dabei geht Wärme verloren. Ein Teil geht mit den Abgasen verloren. Im Durchschnitt machen Wärmeverluste bis zu 35 % der Effizienz aus und die Kraftstoffeffizienz weitere 25 %. Weitere 20 % entfallen auf mechanische Verluste, d. h. an Elementen, die Reibung erzeugen (Kolben, Ringe usw.). Hochwertige Motoröle helfen, die Reibung zu reduzieren, aber dieser Faktor kann nicht vollständig eliminiert werden.
Aufgrund des geringen Wirkungsgrades des Motors ist es möglich, Verluste beispielsweise über die Kraftstoffmenge deutlicher darzustellen. Bei einem durchschnittlichen Kraftstoffverbrauch von 10 Litern auf 2 Kilometer braucht man für diesen Abschnitt nur 3-90 Liter Sprit, der Rest ist Verlust. Ein Dieselmotor hat weniger Verluste, ebenso wie ein Verbrennungsmotor mit Gasballonausrüstung. Wenn die Frage nach einem hohen Motorwirkungsgrad von grundlegender Bedeutung ist, gibt es Optionen mit einem Koeffizienten von XNUMX%, aber dies sind Elektrofahrzeuge und Autos mit Hybridmotor. Ihre Kosten sind in der Regel etwas höher und aufgrund der Besonderheiten des Betriebs (regelmäßiges Aufladen ist erforderlich und der Laufgeruch ist begrenzt) sind solche Maschinen in unserem Land noch selten.
Vergleich der Motoreffizienz - Benzin und Diesel
Wenn wir die Effizienz eines Benzin- und Dieselmotors vergleichen, sollte beachtet werden, dass der erste von ihnen nicht effizient genug ist und nur 25-30% der erzeugten Energie in nützliche Maßnahmen umwandelt. Beispielsweise erreicht der Wirkungsgrad eines Standard-Dieselmotors 40 %, und der Einsatz von Turboaufladung und Ladeluftkühlung erhöht diesen Wert auf 50 %.
Beide Motoren haben trotz der Ähnlichkeit des Designs unterschiedliche Arten der Gemischbildung. Daher arbeiten die Kolben eines Vergasermotors bei höheren Temperaturen, die eine hochwertige Kühlung erfordern. Dadurch wird thermische Energie, die in mechanische Energie umgewandelt werden könnte, nutzlos vernichtet, was den Gesamtwirkungsgrad senkt.
Um jedoch den Wirkungsgrad eines Ottomotors zu steigern, werden bestimmte Maßnahmen ergriffen. Pro Zylinder können beispielsweise zwei Ein- und Auslassventile verbaut werden, statt einem Einlass- und einem Auslassventil. Außerdem haben einige Motoren für jede Zündkerze eine separate Zündspule. Die Drosselklappensteuerung erfolgt in vielen Fällen über einen elektrischen Antrieb und nicht über ein gewöhnliches Kabel.
Dieselmotor-Effizienz – spürbare Effizienz
Diesel ist eine der Sorten von Verbrennungsmotoren, bei denen die Zündung des Arbeitsgemisches durch Kompression erfolgt. Daher ist der Luftdruck im Zylinder viel höher als bei einem Benzinmotor. Vergleicht man die Effizienz eines Dieselmotors mit der Effizienz anderer Konstruktionen, kann man seine höchste Effizienz feststellen.
Bei niedrigen Drehzahlen und großem Hubraum kann der Effizienzindex 50 % übersteigen.
Zu beachten sind der relativ geringe Dieselverbrauch und der geringe Schadstoffgehalt in den Abgasen. Der Wert des Wirkungsgrades eines Verbrennungsmotors hängt also ganz von seiner Bauart und Bauart ab. Bei vielen Fahrzeugen wird die geringe Effizienz durch verschiedene Verbesserungen ausgeglichen, um die Gesamtleistung zu verbessern.
