Polttomoottorin hyötysuhde – tunnemme tehokkuuden vertailussa
Pitoisuus
Auton eri mekanismien monien ominaisuuksien joukossa ratkaiseva tekijä on Polttomoottorin tehokkuus. Jotta voit selvittää tämän konseptin olemuksen, sinun on tiedettävä tarkalleen, mikä on klassinen polttomoottori.
Polttomoottorin hyötysuhde - mikä se on?
Ensinnäkin moottori muuttaa polttoaineen palamisen aikana syntyvän lämpöenergian tietyksi määräksi mekaanista työtä. Toisin kuin höyrykoneet, nämä moottorit ovat kevyempiä ja kompaktimpia. Ne ovat paljon taloudellisempia ja kuluttavat tiukasti määriteltyjä nestemäisiä ja kaasumaisia polttoaineita. Siten nykyaikaisten moottoreiden hyötysuhde lasketaan niiden teknisten ominaisuuksien ja muiden indikaattoreiden perusteella.
Hyötysuhde (tehokerroin) on moottorin akselille tosiasiallisesti siirretyn tehon suhde männän kaasujen vaikutuksesta vastaanottamaan tehoon. Jos vertaamme eri tehoisten moottoreiden tehokkuutta, voimme todeta, että tällä arvolla jokaiselle niistä on omat ominaisuutensa.
Moottorin tehollinen hyötysuhde riippuu erilaisista mekaanisista häviöistä eri toimintavaiheissa. Häviöihin vaikuttavat moottorin yksittäisten osien liike ja siitä aiheutuva kitka. Näitä ovat männät, männänrenkaat ja erilaiset laakerit. Nämä osat aiheuttavat eniten häviöitä, niiden osuus on noin 65 % niiden kokonaismäärästä. Lisäksi pumppujen, magnetojen ja muiden mekanismien toiminnasta aiheutuu häviöitä, jotka voivat nousta jopa 18 %:iin. Pieni osa häviöistä muodostuu vastuksista, jotka syntyvät polttoainejärjestelmässä imu- ja poistoprosessin aikana.
Ennen kaikkea hyötysuhde heikkenee lämpöhäviöiden takia. Voimalaitos lämmittää kaikki järjestelmän elementit, mukaan lukien jäähdytysnesteen, jäähdytyspatterin ja lämmittimen, minkä myötä lämpöä häviää. Osa häviää pakokaasujen mukana. Keskimäärin lämpöhäviöt vastaavat jopa 35 % hyötysuhteesta ja polttoainetehokkuus vielä 25 %. Toiset 20 % ovat mekaanisten häviöiden, ts. kitkaa aiheuttaville elementeille (männät, renkaat jne.). Laadukkaat moottoriöljyt auttavat vähentämään kitkaa, mutta tätä tekijää ei voida täysin poistaa.
Moottorin alhaisen hyötysuhteen vuoksi häviöt voidaan esittää selkeämmin esimerkiksi polttoaineen määrässä. Keskimääräisellä polttoaineenkulutuksella 10 litraa sataa kilometriä kohden kuluu vain 2-3 litraa polttoainetta tämän osan läpikulkuun, loppu on tappiota. Dieselmoottorilla on vähemmän hävikkiä, samoin kuin polttomoottorilla kaasupallolla. Jos moottorin korkea hyötysuhde on olennainen, on vaihtoehtoja, joiden kerroin on 90%, mutta nämä ovat sähköajoneuvoja ja autoja, joissa on hybridimoottori. Pääsääntöisesti niiden hinta on jonkin verran korkeampi ja toiminnan erityispiirteistä johtuen (säännöllistä latausta tarvitaan ja käynnin haju on rajallinen) tällaiset koneet ovat edelleen harvinaisia maassamme.
Moottorin hyötysuhteen vertailu - bensiini ja diesel
Jos vertaamme bensiini- ja dieselmoottorin hyötysuhdetta, on huomattava, että ensimmäinen niistä ei ole tarpeeksi tehokas ja muuttaa vain 25-30% tuotetusta energiasta hyödyllisiksi toimiksi. Esimerkiksi tavallisen dieselmoottorin hyötysuhde saavuttaa 40 %, ja turboahtimen ja välijäähdytyksen käyttö nostaa tämän arvon 50 %:iin.
Molemmilla moottoreilla on suunnittelun samankaltaisuudesta huolimatta erityyppinen seosmuodostus. Siksi kaasutinmoottorin männät toimivat korkeammissa lämpötiloissa, jotka vaativat korkealaatuista jäähdytystä. Tämän vuoksi lämpöenergiaa, joka voisi muuttua mekaaniseksi energiaksi, haihdutetaan turhaan, mikä alentaa kokonaishyötysuhdetta.
Bensiinimoottorin tehokkuuden lisäämiseksi toteutetaan kuitenkin tiettyjä toimenpiteitä. Esimerkiksi sylinteriin voidaan asentaa kaksi imu- ja pakoventtiiliä yhden imu- ja pakoventtiilin sijaan. Lisäksi joissakin moottoreissa on erillinen sytytyspuola jokaista sytytystulppaa varten. Kaasuläpän ohjaus tapahtuu monissa tapauksissa sähkökäytöllä, ei tavallisella kaapelilla.
Dieselmoottorin hyötysuhde – huomattava tehokkuus
Diesel on yksi polttomoottoreiden lajikkeista, joissa työseoksen sytytys tapahtuu puristuksen seurauksena. Siksi ilmanpaine sylinterissä on paljon korkeampi kuin bensiinimoottorissa. Vertaamalla dieselmoottorin hyötysuhdetta muiden mallien tehokkuuteen voidaan huomata sen suurin hyötysuhde.
Alhaisilla nopeuksilla ja suurella siirtymällä hyötysuhde voi ylittää 50%.
Huomiota tulee kiinnittää dieselpolttoaineen suhteellisen alhaiseen kulutukseen ja pakokaasujen vähäiseen haitallisten aineiden pitoisuuteen. Polttomoottorin hyötysuhteen arvo riippuu siis täysin sen tyypistä ja rakenteesta. Monissa ajoneuvoissa alhainen hyötysuhde kompensoituu erilaisilla parannuksilla, jotka parantavat yleistä suorituskykyä.
