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
|
https://en.wikipedia.org/wiki/Horsepower