Mechanická účinnos motora Definujte mechanickú účinnos motora a stredný stratový tlak, uveďte vzahy medzi indikovanými a užitočnými hodnotami.



Účinnos je všeobecne definovaná ako pomer výstupu k vstupu skúmaného systému, stroja, prvku a pod. a vyjadruje stupeň kvality alebo efektivitu procesov, ktoré v nich prebiehajú. Pri skúmaní spažovacích motorov rozlišujeme dve skupiny účinností. Energetické, ktorými sa vyhodnocuje kvalita premeny energie v motore, čiže horenie zmesi, premena získaného tepla na teoretickú hodnotu práce a jej transformáciu na mechanickú prácu na výstupnom hriadeli, a ostatné, ktoré posudzujú lokálne alebo špecifické procesy v jednotlivých systémoch motora.

Chemická účinnos predstavuje stupeň dokonalosti spálenia paliva privedeného do motora. Je definovaná ako pomer tepla privedeného do obehu Qp k teplu, ktoré je obsiahnuté v privedenom palive Qch.

Teplo Qp privedené do obehu môžeme vyjadri ako rozdiel tepla privedeného v palive Qch a tepelných strát, vzniknutých nedokonalým spažovaním a potom nadobudne vzah v tvare

Ak namiesto tepla pre jeden obeh vyjadríme ten istý vzah pre 1 kg paliva, teda pomocou výhrevností, bude účinnos kde Hns – tepelné straty vzniknuté nedokonalým spálením 1 kg paliva, Hd – dolná výhrevnos paliva.

Tepelné straty sa určia z rozdielu výhrevností a privedeného tepla kde Hp – znamená skutočné teplo privedené do obehu po spálení 1 kg paliva.

Tepelná účinnos je pomer tepla spotrebovaného na prácu ideálneho, respektíve teoretického obehu k teplu privádzanému do obehu.
kde Qt – je teplo spotrebované na prácu ideálneho, respektíve teoretického obehu,
Qp – teplo privedené do obehu,
Qo – teplo odvedené z obehu.

Indikovaná účinnos je pomer tepla spotrebovaného na indikovanú prácu – Qt k teplu privedenému v palive –Qch. Zároveň je to súčin horeuvedených účinností, čiže chemickej, tepelnej a stupňa plnosti diagramu


Iný spôsob vyjadrenia pomocou výkonu a spotreby

kde Pi – indikovaný výkon spažovacieho motora,
Mps – hmotnostná časová spotreba paliva,
mpi – merná indikovaná hmotnostná spotreba paliva,
Hd – dolná výhrevnos paliva.

Hodnoty ηi sa dosahujú: v zážihových motoroch 0,25 –0,38
vo vznetových mootroch 0,38 – 0,5.

Mechanická účinnos je pomer tepla spotrebovaného na užitočnú prácu – Qe k teplu spotrebovanému na indikovanú prácu – Qi.a analogicky pomocou výkonov
,
kde Pe je efektívny výkon
Pi je indikovaný výkon.
Respektíve sa dá vyjadri
, alebo .

Na tomto obrázku vidie, že mechanická účinnos ηm klesá s rastúcimi otáčkami motora, lebo sa zväčšuje stratový výkon. Naopak, pri konštantných otáčkach sa účinnos zväčšuje so stúpajúcim výkonom, pretože odpory rastú so zaažením motora pomalšie ako výkon.

Indikovaná účinnos je pomer tepla spotrebovaného na indikovanú prácu – Qi k teplu privedenému v palive – Qch . Zároveň je to súčin účinností, čiže chemickej, tepelnej a stupňa plnosti diagramu

Kde Pi – indikovaný výkon spažovacieho motora
Mps – hmotnostná časová spotreba paliva
mpi – merná indikovaná hmotnostná spotreba paliva
Hd - dolná výhrevnos paliva

Hodnoty ηi sú v zážihových motoroch 0,25 – 0,38 a vo vznetových motoroch 0,38 – 0,5.
Efektívna účinnos zohžadňuje všetky tepelné straty v spažovacom motore. Je zadefinovaná ako pomer tepla spotrebovaného na užitočnú prácu k teplu privedenému v palive do spažovacieho motora.

Jej hodnoty sa pohybujú v rozsahu pre zážihové motory 0,25 – 0,3 , pre vznetové motory
0,3 – 0,45 a pre spažovacie turbíny 0,15 – 0,20.

Stredný stratový tlak je vežkos stratového výkonu spažovacieho motora a v sebe zahrňuje jednak odpory proti pohybu súčastí motora, jednak príkony pomocných zariadení spažovacieho motora nevyhnutných pre jeho činnos, napríklad:
- zariadenie pre dopravu paliva a prípravu zmesi,
- rozvodový mechanizmus,
- zariadenie chladiaceho systému,
- zariadenie mazacieho systému,
- zariadenie elektrickej výzbroje motora,
- zariadenie preplňovacieho systému,
- riadiace a regulačné systémy.

Tieto straty sú vyjadrené aj pomocou mechanickej účinnosti, ktorá je pomerom efektívneho a indikovaného výkonu
,
Kde Pss je stredný stratový tlak,
As je stratová práca jedného obehu,
Vz je zdvihový objem válca.

Vnútorné straty mootra spôsobuje trenie pohybujúcich sa častí motora, odpory pomocných mechanizmov a hydraulické odpory. Označujeme ich ako mechanické straty. Napríklad efektívny výkon

kde Pz – je stratový výkon.

Analogicky so strednýmindikovaným tlakom sa zavádza pojem stredný stratový tlak Pz, ktorý možno definova ako fiktívny stály tlak, pôsobiaci proti pohybu piesta, a ktorý vyvolá rovnakú prácu počas jedného zdvihu, ako je stratová práca za celý pracovný obeh.

Jeho hodnotasa zisuje na hotových motoroch viacerými spôsobmi. Pre niektoré motory sú uvedené v závislosti od strednej rýchlosti piesta Cs hodnoty stredného stratového tlaku. Potom platí aj pre stratový výkon.

Z rovnice pre efektívny výkon možno ďalej odvodi

kde ηm je mechanická účinnos motora

Na obrázku je priebeh mechanickej účinnosti benzínového a naftového motora pri plnom zaažení. Z kriviek vyplýva, že pri obidvoch motoroch sa mechanická účinnos s narastaním otáčok zmenšuje, a že naftový motor má nižšiu mechanickú účinnos ako benzínový motor. Hodnoty ηm pre benzínové motory sú , pre naftové motory . Pri prepĺňaných motoroch a pri dvojtaktných motoroch sa dosahujú vyššie hodnoty.
S klesajúcim zaažením motorv sa mechanická účinnos výrazne zmenšuje, až pri vožnobehu je nulová.
Ostatné efektívne parametre:
- stredný efektívny tlak
- efektívny výkon
- efektívny moment motora
- celková efektívna účinnos
- efektívna merná spotreba paliva