Вход
Быстрая регистрация
Если вы у нас впервые: О проекте FAQ
4

За счет чего повышают мощность двигателя внутреннего сгорания (ДВС)?

Трифон Ли [20.5K] 3 недели назад

Литры! То понятно. А ещё?

бонус за лучший ответ (выдан): 10 кредитов
тэги: двс
категория: наука и техника
2

Вообще-то в современном производстве двигателей внутреннего сгорания существует немало способов увеличить мощность двигателя. Какие-то способы применялись ранее, но на сегодня себя исчерпали. Какие-то применяются сегодня и имеют возможности к усовершенствованию. Какие-то возможно придумают в ближайшем или далёком будущем. Если конечно к тому времени останутся на планете углеводороды или само человечество не вымрет от загрязнения своей планеты и её природы!

Если же, к примеру, взять какой-нибудь ДВС стандартного исполнения и без каких-либо усовершенствований, то его мощность можно увеличить только согласно законам физики. Например снизить трение всех частей и механизмов в двигателе. Для этого постоянно изобретаются и совершенствуются различные моторные масла.

Другим способом является усиление отдачи от взрыва топливно-воздушной смеси в цилиндрах ДВС. Для этого изменяют объём камер сгорания, увеличивают степень сжатия, увеличивают ход поршня, изменяют систему и регулировки впрыска и зажигания. К качеству сгорания смеси можно также отнести и подачу воздуха под давлением,- компрессор или турбонаддув, сюда же входит и охлаждение топлива. Правда это применялось только в спортивном автомобилизме, да и то,- на сегодня это запрещено регламентами соревнований и правилами спорта.

Сегодня водители частотиспользуют возможность внесения изменений в компьютерные настройки автомобиля,- чиповка. Кто-то устанавливает на автомобиль систему впрыска закиси азота.

Да наверное есть и ещё не один способ увеличить мощность ДВС. Здесь скорее нужно смотреть на то, в каких условиях требуется произвести увеличение. Ведь это может быть завод, где для этого произведут необходимые расчёты, изготовят модели, потом образцы, потом проведут испытания и т.д.. Может это какой-нибудь автосервис или ремонтные мастерские. Или же это свой гараж и самостоятельная модернизация, так сказать на коленке!

автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
3

Есть экстенсивные и интенсивные способы увеличения мощности.

Мощность это работа совершённая в единицу времени. Ну и произведение крутящего момента на частоту вращения коленвала. А работу ДВС совершает за счёт тепловой энергии сгоревшего топлива.

Для того чтобы сжечь больше топлива в единицу времени можно во-первых увеличить объём цилинров и их количество, во вторых увеличить частоту вращения коленвала (до определённых частот, потому что при чрезмерных частотах возникают проблемы с наполнением цилиндров и мощность начинает падать, именно поэтому характеристика крутящего момента и мощности у ДВС с КШМ нелинейная).

Ну и можно просто подать в цилиндры больше топлива, для этого нужно увеличить количество окислителя-кислорода­. Именно для этого повышается давление на впуске в цилиндры посредством предварительного сжатия воздуха. В разговорной речи это называется "наддув".

Ещё есть конструкции, в которых дополнительная мощность отбирается от отработанных газов, подавая выхлоп на силовую турбину. (Не путать с турбонаддувом)

2

Надо полагать, что в вопросе имеется в виду не просто мощность, а в первую голову кпд такого двигателя. Потому что мощность можно повышать тупо, например, увеличением рабочего объёма и/или увеличением числа цилиндров (что эквивалентно повышению рабочего объёма).

Самый гланый резерв повышения кпд проходят в школе (и судя по всему, проходят мимо): формула Карно. Мощность тепловой машины напрямую связана с разницей температур нагревателя и холодильника. В применении к ДВС - разница между температурой рабочей смеси сразу после её воспламенения и в конце такта. Сейчас максимальная температура ограничена термостойкостью материала, из которого изготовлен двигатель (алюминиевые сплавы). Именно отсюда растут ноги тех усилий, которые вкладываются в разработку керамических двигателей. Керамика - куда более термостойкий материал, чем алюминиевый сплав, и при этом не сильно тяжёлый. Поэтому переход на керамику дал бы вигрыш в начальной температуре в несколько сотен градусов - одно это может повысить кпд наполовину, если не больше. Увы, керамика - материал хрупкий, поэтому и ресурс таких двигателей(несколько тысяч часов) на данный момент сильно уступает ресурсу двигателей из металла.

Второй способ (тут уже упомянутый) - повышение частоты вращения вала. Как справедливо замечено, мощность - это произведение крутящего момента на угловую скорость вращения. Для обычных двигателей, с цилиндрами и коленвалом, скорость вращения ограничена самой конструкцией двигателя и принципом его работы. Но есть и другие варианты, например, роторный двигатель (устанавливался на некоторых моделях Мазды). В таком двигателе отсутствует коленвал, поэтому уходят ограничения, им накладываемые, и частота вращения может быть даже больше 10000 об/мин. Поэтому двигатель объёмом всего-то в 1,3 литра мог выдавать мощность в 250 л. с., а с турбонаддувом - даже 350 л.с.

Ну и третий способ - полный отказ от поршневого принципа (роторный двигатель тоже поршневой, просто "поршень" там выглядит специфически и движется не взад-вперёд, а вращается). Это турбина. Газотурбинный двигатель - это тоже двигатель внутреннего сгорания. Для современных турбин кпд заметно превышает значения, достижимыедля традиционных двигателей, даже дизельных.

2

Таких методов великое множество.

Например снижение потерь при впуске/выпуске. С учётом того что скорости движения газов внутри двигателя высокие и объёмы не маленькие, то потери могут быть значительные.

Чтобы их избежать доводят форму впускных и выпускных коллекторов до совершенства чтобы потоки газов шли по возможности без завихрений которые и создают сопротивление для потока,

для этого рассчитывают длину и форму трубок, полируют поверхность изнутри, уменьшают глушители, увеличивают количество и диаметр клапанов, снижают сопротивление фильтров.

Влияет на мощность качество подбора поршневой пары - уменьшается прорыв картерных газов и снижаются потери на трение.

Вес поршня/шатуна может играть определённую роль - за счёт снижения инерции подвижных частей двигатель быстрей выходит на высокие обороты, где согласно характеристикам мощность двигателя выше (аналогично повышению мощности двигателя).

Также применяются различные хитрости для качественного смешивания рабочей смеси, эффективного зажигания, изменения фаз газораспределения на разных оборотах.

В ущерб экономии топлива и экологии можно вообще отказаться от распредвалов и клапанов и при той же массе и размерах иметь в два раза больший по мощности двухтактный двигатель, тем более что при наличии инжектора топливный ущерб будет не таким уж ущербом, а самое радикальное в этом плане средство замена двухтактного двигателя турбиной.

2

мощность двигателя напрямую зависит от энергии , выделившейся при сгорании топлива , и того , сколько этой энергии ушло в полезную работу - это есть КПД двигателя . отсюда все варианты :

1) применять более калорийное топливо

2) использовать более химически сильный окислитель , чем атмосферный воздух ( добавка нитрометана , закиси азота , нитробензола )

3) наддув , чтобы в заданном объеме было больше горючей смеси .

4) повышение частоты вращения - больше рабочих циклов в единицу времени

5) повышение КПД : снижение потерь на трение , более полное сгорание топлива

лучший пример - гоночные автомобили и мотоциклы постоянно испытывают на себе все эти прелести

со своего рождения

1

Почитал ответы и пока не обнаружил основного метода повышения мощности - увеличения степени сжатия топливо-воздушной смеси в цилиндре. Логика тут элементарна: полезная работа определяется расстоянием, пройденным поршнем под давлением продуктов окисления топлива, т.о. чем сильнее удается сжать топливную смесь до момента её воспламенения, тем больше КПД двигателя. Степень сжатия для ДВС лимитирована детонационной стойкостью бензина, характеризуемой октановым числом. За 100 принимается детонационная стойкость чистого изо-октана, у реального топлива ОЧ может быть больше 100, например, бензол имеет ОЧ 112 и его добавление к низкокачественному бензину с ОЧ=80 позволяет довести детонационную стойкость до уровня 92 или 95.

Соответственно, каждый ДВС изначально проектируется под конкретный вид топлива (под конкретную степень сжатия). Если использовать в двигателе менее качественный бензин, то топливная смесь будет самопроизвольно детонировать на цикле сжатия, что приводит к потери мощности и быстрому износу элементов двигателя.

Использование бензинов с более высоким ОЧ, чем штатное для данного ДВС, может приводить к перегреву, т.к. бензины с более высоким ОЧ имеют и более высокую калорийность, т.е. тепловой поток может превышать возможности системы охлаждения мотора.

1

Мощность серийного ДВС повышать не разрешается, поскольку это невозможно сделать без внесения изменений в его конструкцию. Это можно делать для подготовки автомобиля к спортивным кроссовым соревнованиям, но и в этом случае оговариваются допустимые изменения. Простейший способ немного повысить мощность за счет увеличения степени сжатия путем фрезировки головки блока цилиндров. Можно также оборудовать двигатель дополнительным нагнетателем воздуха или впрыском закиси азота.

1

А никто не задавался вопросом - почему выхлоп ДВС имеет запах исходного топлива? Иной скажет - а чем же он должен пахнуть, не апельсинами же! Верно - не апельсинами. В идеале не должно быть и исходного запаха, если горючее в цилиндрах будет сгорать полностью - это и есть резерв для повышения мощности без изменения других параметров. На современном языке это дожиг. Как добиться этого - это уже отдельная тема.

0

В настоящее время существует множество тепловых двигателей. Самыми часто используемыми являются паровые турбины, а также двигатели внутреннего сгорания.

Паровая турбина широко используется в различной технике. Специфика паровых турбин в том, что в них пар или нагретый до высокой температуры газ вращает вал двигателя без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала. КПД паровых турбин составляет 30%.

Наибольшее распространение получил двигатель внутреннего сгорания.

Трифон Ли [20.5K]
Молодец! Умничка! Много знаешь. Ну а всё же "За счет чего повышают мощность двигателя внутреннего сгорания (ДВС)?"  3 недели назад
комментировать
Знаете ответ?
Есть интересный вопрос? Задайте его нашему сообществу, у нас наверняка найдется ответ!
Делитесь опытом и знаниями, зарабатывайте награды и репутацию, заводите новых интересных друзей!
Задавайте интересные вопросы, давайте качественные ответы и зарабатывайте деньги. Подробнее..
регистрация
OpenID