內燃機的不同穩定 轉/分 輸出效率

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內燃機的不同穩定 轉/分 輸出效率fficeffice" />

; t8 F( z; ?" k. o9 D' W

任何一點一滴的技術進步都來源于對客觀事物物理性地深入認識.理解是發展的第一步!

人們把追求提高傳統活塞式內燃機功率的目標盯在提高燃燒效率上,而往往忽視它的物理轉換過程.然而客觀地分析這一過程,則有助于基礎思維、設計結構理性的變革;同時也包括對其功效,傳統”功率、扭距”雙重標定尺度與否的重新認識.

根據發動機輸出形式,以活塞、連桿將化能直線的作用于曲軸轉化為旋轉動力矩;以及曲軸圓周運動,每角度旋轉距離均等特性.

- N6 Y" f5 G7 b; M4 v: G. v

運動加速度:  a=dv/dt=f’’ (t)

6 d9 t8 ?5 {' ^, N; i* R

質點動力距”質點的動量對于某一個固定軸之距對于時間的導數,等于作用于質點上的力對于同一軸之距”的定理.

設:以”CA10B”配套6102機型基礎數據為基礎值和推導依據.對該機型穩定 轉/分 (慣性力矩相對平衡)狀態下.運動加速有效作用功效,采用直線轉換力矩與有效加速作用力矩分節方式作以下分析計算:

! s- c8 j1 G1 |7 m+ ?2 I& ]

一 輸出推導數據:

( 一 )主要基礎數據

# M7 d1 E& z* Y

1 、數據及使用代表符號:

活塞直徑: D = 101.6 mm

主軸和連桿中心點距: R = 57.15 mm

連桿兩軸中心點距: a = 217.3 mm

: N6 R- c$ ^9 S& P5 p9 H7 w; A% p

旋轉距: n = 8.7489064  轉/米

3 R1 R4 H4 u2 w( U4 C

5°平均直線距 : v = ffice:smarttags" />3.175 mm

* h% Y" N" G" e) {

720°平均機械損失  pm = 1.92 kg

壓力 :p                               角度 :θ (是未知角度)

7 j" C p6 B: `* W; f$ j+ W. C

力 : L                                 速度 :t

! X' j+ J9 |& _: `" F6 y

活塞行程 : s                           指定壓 :Pi

' d# I5 R' ~% c$ f! j2 b

2、基礎數據推導計算式:

(1)    a 距使用角度:

aθ1 = R*θsin / a

aθ2 = R*θsin－偏量力1mm / a

(2)    活塞角度下行量:

* P) C% T9 w' j+ X4 L5 y

θs=a+R – a*sin(Rθ+aθ1)/sinR∠

9 S) D. A7 U4 F/ X! u, @9 l

(3)    連桿作用曲軸角度切向力偶(力臂)

    θc=R *sinθ / cos aθ2

; w8 N. H- a; T# u

(4)    5°單位平均角度直線作用距:  

γ=行程 Φ /  180°/5°=114.3mm / 36=3.175mm

" \' `6 m4 d1 r" [8 e# b5 Z

(5)    額定 轉/分 活塞角度沖量系數:

t1/t2=θs/v 2800/1500 轉/分 m/ (s)

, `, C) P' |1 v& G

(6)    720°平均機械損失:

$ i' V# T6 F6 H4 ?: ~0 n

Pm=6kg/25 8%=1.92kg

5 ~& J2 I# k( Q( l8 _$ d

(7)    角度汽缸壓力:

依據”機型”燃燒過程出示的數據.P值為5°平均值(中心平均值)

, v! N Z2 U! h' E3 V& g1 s- s

(8)    高、低轉速、速率:

2800轉/分 /1150 轉/分 =2.4347826

$ k; h* H' ]: J! o( w

(二)有效作用角度行程主要計算數據:

+ I$ \, ?( k4 P7 o j' L+ @2 \6 R9 E: }7 e- { {" M! |4 P5 I5 k5 U/ p! e+ S/ X* N& F+ J( b- S1 @. ]( G- S5 H }! f6 e* v8 j) F' S7 s# d) R" O; z0 C: ]" I5 t) S: ?! u( D3 [# _9 C0 N7 Y- }5 ^* X! |1 @- W/ I) D' h+ }, m' D" }! Y% c+ W+ M$ K3 D$ C# z: T& B+ d9 o4 K) Z+ h, B" J! G, k6 J) V+ b- R! h2 b6 k) ]% u0 Q. M5 G" H3 S8 S3 C1 J7 S7 n: w. u5 g S6 r4 A4 f* @: s" G- A$ z$ x0 V S* W$ d7 E. A$ b% s/ T# ^6 T$ c. H4 a5 s7 j4 s& `9 L/ Y+ w/ F# N4 P2 `$ d7 U: _! a/ j, M6 z: P6 F2 a8 ^. R5 c' k/ ^3 W0 t$ J( Q2 z" R0 R6 l, a: g6 I+ T0 I

+ a3 i; k+ V: s9 ]+ p ∠	KD	5 x; p% X/ P, @ Smm	M- D3 K) t7 [, ^) Y l Lmm	Tp1
. ]( T8 C/ z) x5 | 5	2800	0 g5 {3 z/ i) s; O$ ]. j' y8 l 0.274564	# e8 G% R6 Q$ }* \ U9 p 4.9817868	0.922535
$ i. q% ? D1 a 10	3904.0908	0.820409	9.9323727	2.7565742
15	4 v* c0 }4 o( x( v* H: }6 A. P 3741.8181	0.820409	8 F8 \$ H! N w& a0 a 14.82139	0 o! m$ _. Z$ i7 [6 ^& k 4.5574402
) r* X; [: F6 U9 f# e! \, X1 U 20	3398.1817	1.876109	9 U! s; k0 k/ V2 v, b 19.618036	: J& k* @& M; y( k" o/ t 6.3037642
% i7 E0 W# b3 y# j$ i9 H; X" R, B- z 25	$ Q9 F! J% ]( n( f5 x 3130.909	2.373484	24.290905	7.9749062
0 V( V* k( z" S: r( ^! ~" t 30	+ z& ]) m8 Q- x: l7 J 2800	2.842709	28.807891	7 F+ Q" j* k% I* l 9.5515042

活塞沖量系數t2=t1/速率差

 

二  額定 轉/分 有效Pi:

5 K' o; l$ y& p8 x7 i

根據”運動有效”加速 質量/速度 應大于原物體運動速度 ”定律.依據沖量系數計算得出:活塞對曲軸有效加速作用最終角度約33.775°;由于尾值近似零值,為計算方便設使用角度為32.5·.

o% F% ^! @& y" A2 B

(一)基礎偏移力矩:

: V8 i! h, k+ E

設式:2800、1500 轉/分   θPL = θP*θL*γ/ 98.1 n s /  t1/t2

: R% l- M% L3 k S

1．2800轉/分 PL f代表力偶米 )

& b" h3 j& @# T6 n

347．04665 kg / 114.3mm=3.0362787 kg/f

! e8 f2 `' C- C! U1 P' H

2. 1150轉/分 PL:

844.98315kg / 114.3mm=7.3926785 kg/f

7 x2 [9 U, B1 ]4 ^1 n

(二)額定 轉/分 有效加速作用pi值

根據:”質點的動量在任何一段時間內的變化、等于在同一時間內作用力的沖量、質點動量定理”;質點上的力對于一固定軸之距保持不變”質點動量距守恒定律”.

1 f" K( v* n2 L2 j g5 q0 H- Q- _

機械損失”Pm與轉速成正比關系”機械定律”

1、  曲軸慣性力荷對連桿作用力向的轉移與 轉/非穩定轉速 的增值效率:

設慣性增值式:

t * t/缸平均PL  180°/720°

設轉/非穩定轉速增值式:

4 t' L* D& @+ ~ E6 [

(基礎值 +慣性增值 – Pm) * 180°/720°

. f9 K* z( Y# [9 Y" I( P0 }6 v0 }

(1)2800轉/分有效值

①  10.668  *10.668 / 32.32684 *180°/720°=0.8801217kg

②  3.0362787+0.8801217 – 1.92 /  180°/720°=0.4991001kg

0 R; U6 `$ n- F8 y0 N* i

③  Pi=3.0362787+0.8801217 – 1.92+0.49910 =2.4955005 kg

2、1150轉/分有效pi值:

①  4.3815 *4.3815 /32.32684* 180°/720°=0.1484644 kg

②  7.3926785+0.1484644 – 1.92 /180°/720°=1.4052857 kg

, r) x6 b/ {* d& \8 Y; e

③Pi=7.3926785+0.1484644 – 1.92+1.4052857 =7.0264287 kg

3、客觀上由于慣性力距對偏移力勢的極大影響.因此新型發動機都依次適當提高了轉速和輸出角度以求獲得更大的效率.

, ~" y( l9 L" J

(三)轉/分 有效輸出功率:

~6 n$ d3 o: e. X9 x

式 : Ni=Pi ЛD²  * 3n* 6 /4* 2* 60* 75

) d- J+ ?1 F$ \" [& C* u; E

1.       2800轉/分 輸出功率:  ps (馬力)

2.4955005 * 3.1416 * 10.16 ² * 0.1143 * 2800 * 6 /4* 2* 60* 75 =43.166713(ps)

& Q: g/ V6 f; @7 U: _+ B

2.       1150 轉/分 輸出功率

7.0264287 * 3.1416  * 10.16* 10.16  * 0.1143  * 1150 *  6 /4* 2* 60* 75 =49.918987(ps)

6 \/ |# t% s* D: _6 F' ` u; b

   三 簡要分析

   根據”功率就是在單位時間內所作的功”效率定律;效率:”p/2 *s=p *s/2”可平衡定義;”運動加速度”定律及客觀實踐中不同 轉/分 條件下實際有效負荷狀態分析,基本可以證實:該活塞對曲軸有效作用力矩計算結果,即是發動機穩定 轉/分 條件下,最大有效輸出功率! 

# T$ j+ z: _/ d9 P* R1 s

   客觀上高轉速條件下地慣性質量動能,是低至高轉速過程中負載剩余PL驅動運動質量累積之”和”,當驅動力以負載平衡、飽和,即動量距守恒狀態;慣性力矩以不具繼續增長的因素,因此該轉/分有效輸出作用能力,只等于該穩定轉/分條件下地”原發動量距”;(慣性動能地參加作用只能以犧牲質量/速度為代價.因此,在力、載守恒狀態后,只能保持短時間內”相似穩定動力勢”)

任何一種必稱的度量單位,只要其品類相同、不管其稱謂為何都應該能夠相互等量換算.功效單位也理應如此!所謂的發動機功率與扭距的雙重標準方式,實在有違”公理”約定?功效單位:重量、速度、時間.1ps=75kgm/n=750kg *0.1m/n=7.5kg *10m/n可換可算:何來扭距之說?

客觀地分析這一物理轉換過程,將有助于解釋和評定:汽油機與柴油機,低速機和高速機,大排量與小排量機型同等標定功率而所謂扭距不等之間的實際作用效率問題!解釋所謂發動機實際作用效率只能達到50%－60%不達標問題!其更主要是微觀地認識,將有助于設計理性地開闊  、相對思考如何來解決和改善發動機汽缸有效容積壓力以輸出力偶(曲軸角度動力臂)之間的反差問題!傳統理念只能是一級臺階    

 

4 D3 g, H& A/ j( @

 

- e; O6 e* r7 ^

(由于技術和時間等若干問題，作者本人短時間內不能與您在網上對話和討論，，在此謹表歉意。)

                                                     

 

作者：韓佩義

長征

這個公式用在二沖程單缸發動機上不知道是否正確?請指教