Понимание и расчет потерь насосов в двигателях внутреннего сгорания

Потери от накачки являются существенным фактором, влияющим на эффективность двигателей внутреннего сгорания. Они возникают из-за работы, необходимой для перемещения воздуха в цилиндры двигателя и из них во время ходов впуска и выхлопа. Понимание этих потерь помогает оптимизировать производительность двигателя и экономию топлива.

Что такое насосные потери?

Потери от накачки относятся к энергии, потребляемой двигателем для получения свежего воздуха и выведения выхлопных газов. На эти потери влияют конструкция двигателя, характеристики системы впуска и выхлопа и условия эксплуатации. Они наиболее заметны при частичных нагрузках, когда двигатель работает более интенсивно для поддержания воздушного потока.

Факторы, влияющие на потери насоса

Несколько факторов влияют на величину потерь насоса:

• Время впуска и выхлопных газов: Оптимизированное время уменьшает сопротивление во время воздушного потока.
• Скорость двигателя: Более высокие скорости могут увеличивать или уменьшать потери в зависимости от конструкции.
• Дизайн впускного коллектора: Гладкие и хорошо спроектированные коллекторы облегчают воздушный поток.
• Положение дроссельной заслонки: Частично закрытые дроссельной заслонки увеличивают сопротивление и потери.

Расчет потерь насоса

Расчеты потерь от накачки включают измерение работы, проделанной для перемещения воздуха во время впускных и выпускных ходов. В базовом подходе используются диаграммы объема давления (P-V) для оценки работы против разностей давления. Формула учитывает разницу давления между впускными/выхлопными и окружающими условиями, скоростью двигателя и объемной эффективностью.

Одним из упрощенных выражений для оценки работы насоса за цикл является:

Работа = (P_max — P_{амбиент}) × V _{смещена} × N/2

Где:

• P_max = максимальное давление впуска или выхлопа
• P_{амбиент} = атмосферное давление
• V _смещен = смещение двигателя в цикле
• N = скорость двигателя (RPM)