Fundamentals of Increasign Engine Power- مبادئ زيادة قدرة المحرك

Fundamentals-of-Increasign-Engine-Power-مبادئ-زياد

مبادئ زيادة قدرة المحرك
Fundamentals of Increasing Engine Power
تعريفات:
- الكفاءة الميكانيكية Mechanical efficiency ( hm) :
    

   ,
 (1)     
 

- الكفاءة الحرارية البيانية thermal efficiency (hth, i ) Indicated:
   = 
 
 
بقسمة كلا من المقام والبسط على الزمن t
 
(2)
 

- الكفاءة الحرارية الفعلية Brake thermal efficiency (hth, b ):
(3)
 
 
- الكفاءة الحجمية (درجة الامتلاء)  Volumetric efficiency (hV) :
  
(4)
 
 
* من معادلة (3) نجد أن:
(5)  
 
من معادلة (5) نجد أن قدرة المحرك تعتمد على:
1- الكفاءة الحرارية الفرملية                                       hb, th               
2- معدل استهلاك الوقود                                          m.f  
3- القيمة الحرارية للوقود                                            cv                                              
* بضرب معادلة (1) في  
 
(6)                                                 
 

من معادلة (6) نجد أن قدرة المحرك تعتمد على:
4- نسبة الوقود إلى الهواء (و / هـ)                               F
5- معدل دخول الهواء (كتلة الهواء)                           m.a  
* من معادلة رقم (6)
(7)                  
 

من معادلة (7) نجد أن قدرة المحرك تعتمد على:
6- كثافة الهواء الداخل                                           ra     
7- معدل دخول الهواء (حجم الهواء)                          V.a    
* بضرب معادلة (7) في  
 
(8)
 

من معادلة (8) نجد أن قدرة المحرك تعتمد على:
8- الكفاءة الحجمية (درجة الامتلاء)                          hV           
* وحيث أن حجم الهواء الداخل إلى المحرك يساوي:

 
 
 
إذا معادلة (8) تصبح
 
(9)
 
 
من معادلة (9) نجد أن قدرة المحرك تعتمد على:            
9- سعة المحرك (سعة الاسطوانة × عدد الاسطوانات) Veng               
10- سرعة دوران المحرك                                  N   
11- عدد أشواط المحرك (رباعيi=2 , ثنائيi=1 )         i
* وحيث أن حجم المحرك يساوي حجم الاسطوانة × عدد الاسطوانات
 
 
وحيث أن نسبة الانضغاط compression ratio (r) تساوي:
 
 
 
 
بالتعويض في معادلة (9) بقيمةx Z   Veng = Vcy  نحصل على:
(10)
 
 
من معادلة (10) نجد أن قدرة المحرك تعتمد على:
12- نسبة الانضغاط                                          r
* حيث أن الكفاءة الميكانيكية تساوي (القدرة الفعلية (الفرملية) مقسمومة على القدرة النظرية) فتكون:
(11)
 
 
من معادلة (11) نجد أن قدرة المحرك تعتمد على:
13- الكفاءة الميكانيكية                                  hm 
14- القدرة البيانية                                       Pi                            
 
العوامل المؤثرة على قدرة المحرك:
1 الكفاءة الحرارية الفرملية تقليل الفقد الحراري, الفقد في التبريد
2 معدل استهلاك الوقود زيادة كمية الوقود
3 القيمة الحرارية للوقود استخدام وقود له قيمة حرارية عالية
4 نسبة الوقود إلى الهواء زيادة النسبة أثناء التعجيل
5 معدل دخول الهواء تعتمد على مساحة مقطع مسار دخول الهواء, وسرعة مرور الهواء, مساحة مقطع الاسطوانة, سرعة المكبس, توقيت وعدد الصمامات, الشحن الجبري.
6 كثافة الهواء الداخل الشحن الجبري, درجة حرارة الهواء الداخل, التبريد
7 حجم الهواء الداخل الشحن الجبري
8 الكفاءة الحجمية (درجة الامتلاء) الشحن الجبري, توقيت الصمامات
9 سعة المحرك تعتمد على تصميم المحرك, عدد الاسطوانات, قطر الاسطوانة, طول الشوط
10 سرعة دوران المحرك محدودة بأقصى قيمة لقوة القصور الذاتي
11 عدد أشواط المحرك المحرك ثنائي الأشواط له ضعف قدرة المحرك رباعي الأشواط
12 نسبة الانضغاط تعتمد على تصميم المحرك, محدودة بحد الصفع لمحرك البنزين, وزيادة الإجهادات لمحرك الديزل
13 الكفاءة الميكانيكية تعتمد على الاحتكاك, فقد تشغيل أجزاء وملحقات المحرك
14 القدرة البيانية الدورة الحرارية, الإشعال
 
 
جدول الرموز المستخدمة:
الرمز المعني Meaning
hm الكفاءة الميكانيكية Mechanical efficiency
hth, i الكفاءة الحرارية - البيانية Indicated thermal efficiency
hth, b الكفاءة الحرارية -الفرملية Brake thermal efficiency
hV الكفاءة الحجمية Volumetric efficiency
Pb قدرة المحرك الفرملية (كيلو وات) Engine brake power (kW)
Pi قدرة المحرك البيانية (كيلو وات) Engine indicated power (kW)
W الشغل الناتج من المحرك (جول) Output work (J)
t الزمن (ثانية) Time (s)
mf كتلة الوقود (كجم) Fuel mass (kg)
m.f معدل دخول الوقود (كتلة) (كجم/ ثانية) Fuel rate (kg/s)
cv السعة الحرارية للوقود (كجول/ كجم) Fuel Calorific value (kJ/kg)
ma كتلة الهواء الداخل (كجم) Actual input air mass (kg)
ma th كتلة الهواء النظري (كجم) Theoretical air mass (kg)
m.a معدل دخول الهواء (كتلة) (كجم/ ثانية) Rate of input air mass (kg/s)
F نسبة الوقود إلى الهواء (مقلوب نسبة هـ/ و) Fuel air ratio
ra كثافة الهواء الفعلية (كجم/ متر3) Actual air density (kg/m3)
ra, th كثافة الهواء النظرية (كجم/ متر3) Theoretical air density (kg/m3)
V.a معدل دخول الهواء (حجم) (متر3/ ث) Rate of input air volume (kg/s)  
d قطر اسطوانة المحرك (سم) Cylinder bore diameter (m)
L طول الشوط (سم) Stroke length (m)
Z عدد اسطوانات المحرك Number of engine cylinder
N سرعة دوران المحرك (لفة/ دقيقة) Engine rotation speed (rpm)
i عدد يدل على عدد لفات المحرك بالدورة 
=2: محرك رباعي الأشواط
=1:  محرك ثنائي الأشواط
Number of engine rev/cycle
=2: four stroke 
=1: two stroke
Veng سعة المحرك- حجم الإزاحة للمحرك (متر3) Engine swept volume (m3)
Vcy سعة الاسطوانة- حجم الاسطوانة (متر3) Cylinder swept volume (m3)
Vc حجم الخلوص (متر3) Clearance volume (m3)
r نسبة الانضغاط Compression ratio