Тепловой баланс двигателя — что это такое
Каждому автовладельцу известен такой термин, как тепловой баланс двигателя внутреннего сгорания. Но что конкретно несёт в себе это понятие, как измеряется и на каких принципах основано? Об этом и пойдёт речь сегодня.
Содержание
- Почему я не сокол, отчего не летаю
- Формулировка понятия тепловой баланс
- Причины утраты
- Как рассчитывают потери
- Извлечение пользы из потери
- Подведение итога
Не все до конца понимают, что такое тепловой баланс двигателя
Если бы можно было приостановить действие некоторых законов физики, человечество уже давно достигло пика своего развития. Но к сожалению, это невозможно. Нам остаётся только использовать их, стараясь извлечь при этом максимальную пользу.
С одним из таких «неудобных» законов напрямую связан низкий КПД силовых агрегатов автомобиля. Что же не позволяет нам развивать немыслимую скорость на своих авто? Какие попытки предпринимаются для преодоления этого препятствия? Сейчас мы с вами выясним.
Почему я не сокол, отчего не летаю
Принципы термодинамики — это основа работы всех двигателей внутреннего сгорания. Один из них гласит, что при сгорании топлива часть выделяемого тепла в любом случае поглощается средой происхождения реакции.
В нашем случае средой является сам двигатель и его системы. Лишь от 20 до 40 процентов вырабатываемой здесь тепловой энергии используется для работы мотора. Остальное утрачено безвозвратно. Но куда девается львиная доля энергии? Давайте разбираться по порядку.
Формулировка понятия тепловой баланс
Итак, тепловой баланс двигателя — это разделение расхода полученной энергии на полезную отдачу и растрату впустую. Неизменным здесь является равенство или же баланс между полученной энергией тепла и её расходом.
|
|
Что такое полезная отдача, все мы понимаем. Это движение автомобиля. О расходе впустую — читаем дальше.
Причины утраты
Существует несколько причин бесполезной растраты энергии тепла. Вот так мы их сформулируем:
- преодоление энергией сопротивления при сжатии;
- отдача тепла двигателем в окружающую среду, по простому его остывание;
- выход в атмосферу вместе с выхлопными газами;
- расход некоторой доли энергии на работу охлаждающей системы двигателя и других агрегатов.
Количественный показатель этих статей растраты величина непостоянная. А от чего он зависит, мы рассмотрим в следующем разделе.
Как рассчитывают потери
Количество растраты зависит от многих факторов. Вот основные из них:
- нагрузка на силовую установку;
- конструкция двигателя и его систем;
- скорость, развиваемая автомобилем;
- состав смеси горючего;
- температура окружающей среды.
Скорость автомобиля может влиять на растраты энергии
Здесь стоит также отметить, что теплопотеря дизельного агрегата, ниже чем у карбюраторного на 10–12%. Измерения ведутся в абсолютных единицах теплопередачи или в процентном соотношении количества полученного тепла к его бесполезной растрате. Всё это принимается во внимание при расчётах, что позволяет достичь извлечения максимальной пользы от горения топлива.
Извлечение пользы из потери
Конечно, при таком раскладе, потеря энергии всё ещё остаётся огромной. Но в отрасли постоянно ведутся работы по улучшению результата. Внедряются инновационные методы разработки двигателей внутреннего сгорания.
|
|
Например, турбонаддувная установка, использующая давление горячих газов из выхлопа. Принцип её работы заключается в том, что выхлопные газы приводят в действие турбину, вращающую лопасти нагнетателя, обогащающего компонента внутрь цилиндров двигателя.
Ещё тепло, поглощённое охлаждающей системой, используется для обогрева салона автомобиля. Горячая вода из радиатора подаётся по нагревательным элементам печки.
Подведение итога
Мы выяснили, что такое тепловой баланс двигателя и какие есть потери энергии тепла. Вывод отсюда следующий — существующие на сегодняшний день двигатели внутреннего сгорания далеки от совершенства. Но разработчики не сидят сложа руки, ведутся постоянные поиски способа обернуть потерю в пользу. И нам остаётся только пожелать им удачи.