係数 役立つアクション(効率) は、受け取ったエネルギーを有用な仕事に変換する際の特定のメカニズム (エンジン、システム) の効率をパーセンテージで表す値です。
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なぜディーゼルの効率が高いのでしょうか？
効率指標 さまざまなエンジンは大きく異なる可能性があり、多くの要因によって異なります。 ～により効率が比較的低い 多数のこのタイプのパワーユニットの動作中に発生する機械的損失と熱的損失。
2 番目の要因は、嵌合部品の相互作用中に発生する摩擦です。 有効なエネルギー消費のほとんどは、エンジンのピストンの動きと、構造的にベアリングに固定されているモーター内の部品の回転によって発生します。 ガソリンの燃焼エネルギーの約 60% は、これらのユニットの動作を保証するためにのみ費やされます。
他のメカニズム、システムの動作によって追加の損失が発生します。 添付ファイル。 次の燃料と空気の注入の瞬間、およびその後内燃エンジンのシリンダーからの排気ガスの放出の瞬間における抵抗損失の割合も考慮されます。
比較してみると ディーゼルの設置そしてガソリンエンジン、 ディーゼルエンジンに比べて効率が著しく高い ガソリンユニット。 ガソリンパワーユニットの効率は、受け取ったエネルギーの総量の約 25 ～ 30% です。
言い換えれば、エンジンの作動に費やされるガソリン 10 リットルのうち、 役に立つ仕事。 燃料の燃焼による残りのエネルギーは失われます。
同じ作業量でも、大気の力は ガソリンエンジンより高いですが、より多くの条件で達成されます 高回転。 エンジンを「回す」必要があり、損失が増加し、燃料消費量が増加します。 トルクについても言及する必要があります。トルクとは、文字通りエンジンから車輪に伝達され、車を動かす力を意味します。 ガソリン内燃機関高速で最大トルクに達します。
同様の自然吸気ディーゼル エンジンは、低速でピーク トルクに達し、有用な作業を実行するために使用するディーゼル燃料の量が少なくなり、より多くの量のディーゼル燃料が使用されます。 高効率そして燃費。
ディーゼル燃料はガソリンに比べてより多くの熱を発生し、ディーゼル燃料の燃焼温度はより高く、爆発抵抗はより高くなります。 ディーゼル内燃エンジンは、一定量の燃料でより有益な仕事を生み出すことがわかりました。
ディーゼル燃料とガソリンのエネルギー価値
ディーゼル燃料はガソリンよりも重い炭化水素で構成されています。 効率の低下 ガソリンの取り付けディーゼルと比較すると、ガソリンのエネルギー成分とその燃焼特性にも違いがあります。 完全燃焼前者の場合、同量のディーゼル燃料とガソリンを使用すると、より多くの熱が発生します。 暖かさ ディーゼル内燃機関より完全に有用な機械エネルギーに変換されます。 単位時間当たり同じ量の燃料を燃焼させると、ディーゼルエンジンの方がより多くの仕事をすることがわかりました。
噴射の特徴と混合気の完全燃焼のための適切な条件の作成を考慮することも価値があります。 ディーゼル燃料では、燃料は空気とは別に供給され、燃料は噴射されません。 インテークマニホールドただし、圧縮行程の最後でシリンダーに直接入ります。 結果はさらに 熱そして、作動中の燃料と空気の混合気の一部が最も完全に燃焼します。
結果
設計者は、ディーゼルエンジンとディーゼルエンジンの両方の効率を向上させるために常に努力しています。 ガソリンエンジン。 摂取回数を増やしたり、 排気バルブシリンダーごと、アクティブな使用、 電子制御 燃料噴射, スロットルバルブなどのソリューションは効率を大幅に向上させることができます。 これはディーゼルエンジンにもより広範囲に当てはまります。
これらの機能のおかげで、最新のディーゼル エンジンはシリンダー内の炭化水素で飽和したディーゼル燃料の一部を完全に燃焼させ、低速で高トルクを発生させることができます。 低回転数摩擦損失が低くなり、その結果生じる摩擦抵抗が低くなります。 このため、今日のディーゼル エンジンは最も生産性が高く経済的なエンジンの 1 つです。 内燃機関の種類、その効率は 50% を超えることがよくあります。
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効率係数（効率）エネルギーの変換または伝達に関するシステムのパフォーマンスの特性であり、システムが受け取る総エネルギーに対する使用される有効エネルギーの比率によって決まります。
効率- 無次元の量。通常はパーセンテージで表されます。 
効率係数（効率） 熱機関は次の式で決定されます。ここで、A = Q1Q2。 熱効率エンジンは常に 1 未満です。
カルノーサイクルは可逆的な循環ガスプロセスであり、作動流体を使用して実行される 2 つの等温プロセスと 2 つの断熱プロセスが連続して行われます。 
2 つの等温線と 2 つの断熱線を含む循環サイクルは、最大効率に相当します。
フランスの技術者サディ・カルノーは 1824 年に最大値の公式を導き出しました。 理想的な効率熱機関、ここで 作動流体- これ 理想気体、そのサイクルは 2 つの等温線と 2 つの断熱線、つまりカルノー サイクルで構成されます。 カルノー サイクルは、等温プロセスで作動流体に供給される熱によって仕事を実行する熱機関の実際の作動サイクルです。
カルノー サイクルの効率、つまり熱機関の最大効率の式は次の形式になります。 
、ここで T1 - 絶対温度ヒーター、T2 - 冷蔵庫の絶対温度。
熱機関- これらは、熱エネルギーが機械エネルギーに変換される構造です。
熱エンジンは、設計と目的の両方において多様です。 これらには以下が含まれます 蒸気機関、蒸気タービン、エンジン 内燃機関、 ジェットエンジン。
しかし、多様性にもかかわらず、さまざまな熱機関の動作は原理的には 共通の特徴。 すべての熱機関の主なコンポーネントは次のとおりです。
- ヒータ;
- 作動流体;
- 冷蔵庫。
ヒーターは、エンジンの作動室内にある作動流体を加熱しながら、熱エネルギーを放出します。 作動流体は蒸気またはガスです。
気体は熱量を受け取ると膨張します。 その圧力は外部圧力よりも高く、ピストンを動かし、 ポジティブな仕事。 同時に圧力が下がり、体積が増加します。
同じ状態を経ながら逆方向に気体を圧縮すると、絶対値は同じですが、負の仕事をすることになります。 その結果、サイクルごとのすべての仕事はゼロになります。
熱機関の仕事をゼロとは異なるものにするためには、ガス圧縮の仕事が次のとおりである必要があります。 より少ない作業拡張子。
圧縮の仕事が膨張の仕事よりも小さくなるためには、圧縮プロセスがより低い温度で行われる必要があり、そのためには作動流体を冷却する必要があるため、設計に冷凍機が含まれています。熱機関の。 作動流体は、冷凍機と接触すると熱を冷凍機に伝えます。
おそらくメインは 構造要素どのクルマもその「心臓部」、つまりエンジンです。 スピード、快適さ、 トラクション特性車。 重要な指標 効率的な仕事あらゆるユニットや車のエンジンはその効率です。
この一般的に受け入れられている略語は、単に「効率」を表します。 しかし、すべてのドライバーが車のエンジンの効率を知っているわけではありません。 おそらく彼にはこれは必要ありませんが、すべてを知る必要があります。
効率とは何か
ここで、効率とは何か、そしてそれが何に依存するのかについて少し説明します。 古典的な定義によれば、これは実行された仕事とそのために費やされたエネルギーの比率です。 で定義 割合。 効率のパーセンテージが高いほど、エンジンはより効率的に動作します。 確かに、さえ 現代の車十分に自慢できません ハイパフォーマンス効率
現在、車のエンジンの実用的な動作レベルが 20 ～ 60% の範囲であれば、正常であると考えられています。 比較のために - を使用します 電気モーター 95%の効率を得ることが可能です。 効率の損失はさまざまな内部要因から発生します。 外部要因作動中のエンジンに影響を与えます。
特に、効果的に準備されていない熱の「洗い流し」によるエネルギー損失が含まれます。 混合気、その後、不完全燃焼、摩擦を克服するためのエネルギー消費、燃焼ガスを除去するプロセスでの熱損失の原因になります。 合計すると、そのような損失は最初に受け取ったエネルギーの最大 60 ～ 80% に達する可能性があります。
もちろん、このアプローチは、燃料の不適切な使用、電力の低下、特定の種類の部品の急速な摩耗、およびより頻繁な予防検査と修理の必要性につながります。 ここ 大事なポイント高品質の部品を使用する必要があるということです。 結局のところ、エンジンの動作中、そのすべての部品は常に増加した電圧にさらされています。 また、部品の 1 つにほんのわずかな欠陥があると、ユニット全体の故障を引き起こす可能性があります。
自動車のエンジン効率の特徴
また、ガソリンで動作するエンジンの効率は、ディーゼル燃料で動作する同じエンジンよりもはるかに低いことも理解する必要があります。 特徴的な機能これらの種類の燃料には、追加の点火要素 (ガソリンの場合) が使用されるか、既製の燃料が供給されます。 混合燃料あらかじめ用意されたチャンバーに 圧縮空気、そのような燃料が独立して点火する場合。
燃料自体の品質に焦点を当てることも重要です。 結局のところ、燃料の不完全燃焼は、放出されたエネルギーの最大 25% の損失を引き起こす可能性があります。 そのため、多くの企業は燃料供給業者を慎重に選択しています。 結局のところ、損失の 4 分の 1 は非常に印象的な数字です。 さらに、未燃焼の燃料は大気中に侵入して大気を汚染する傾向があるだけでなく（この場合、多額の罰金を科せられる可能性があります）、エンジンやその部品の内壁に付着し、それによって詰まりや早期摩耗を引き起こす傾向があります。
使用する 高品質の燃料、車の内部の近代化を実行したり、個々の部品を交換したりせずに、実際、突然、エンジン効率を大幅に向上させる機会があります。
エンジン効率の向上
効率的で経済的で、 快適な車、今日の科学者や専門家は、 さまざまな国改善プログラムに参加する 自動車エンジン効率を 80% 以上にするために。
これを行うために、さまざまな構造変更が使用され（ターボ過給など）、エンジンベースの金属コンポーネントが、熱を保持し、必要最小限のコストで摩擦レベルを最小限に抑えることができる軽量合金に置き換えられます。
これらすべてが、最初に受け取ったエネルギーのほとんどを有用な仕事に変換できる、よりコンパクトで軽量なエンジンを製造するための基礎となります。 したがって、これらすべてにより、機械のさらなる操作とメンテナンスの実質的な節約が可能になります。
同時に与えられるのは、 大きな注目既存の要素 (燃料、冷却システム、潤滑、燃料供給、ガス排気) の改善と洗浄。これは、前述したように、この方法により、個々の部品を変更しなくても効率を向上させることができるためです。 ただ埋めてください 適切な燃料、エンジン運転中または排気中の熱伝達レベルを低下させます。
車両の有効活用のもう一つのポイントは、車両の積載量の最適化です。 永続的な 平均速度, 正しいパス過度なスキルを誇示しようとせずに、燃料消費量を大幅に削減する機会が得られます。 達成することもできます 最適な電力および特定の条件下での車速。
熱機関の理論モデルでは、次の 3 つの物体が考慮されます。 ヒータ, 作動流体そして 冷蔵庫.
ヒーター – 温度が一定の熱貯蔵器（大きな本体）。
エンジン動作の各サイクルで、作動流体はヒーターから一定量の熱を受け取り、膨張して作動します。 機械的な仕事。 作動流体を元の状態に戻すには、ヒーターから受け取ったエネルギーの一部を冷凍機に伝達する必要があります。
このモデルでは、熱機関の動作中にヒーターと冷凍機の温度が変化しないと仮定しているため、作動流体の加熱、膨張、冷却、圧縮というサイクルが完了すると、機械は復帰すると考えられます。元の状態に戻します。
各サイクルについて、熱力学の第一法則に基づいて、熱量は次のように書くことができます。 Qヒーターから受ける熱、熱量 | Q冷たさ| 冷蔵庫に与えられる、そして働く身体によって行われる仕事 あは次の関係によって互いに関連付けられています。
あ = Q熱 – | Q寒い|。
本当のところ 技術的な装置、これらは熱機関と呼ばれ、燃料の燃焼中に放出される熱により作動流体が加熱されます。 それで、 蒸気タービン発電所では、ヒーターは熱い石炭が満たされた炉です。 内燃エンジン (ICE) では、燃焼生成物はヒーターと見なされ、過剰な空気は作動流体と見なされます。 大気または自然源からの水を冷蔵庫として使用します。
熱機関（機械）の効率
熱機関の効率 （効率）エンジンが行う仕事量とヒーターから受け取る熱量の比です。
熱機関の効率は 1 未満であり、パーセンテージで表されます。 ヒーターから受け取った熱の全量を機械的仕事に変換することは不可能であり、循環プロセスを組織する必要性の代償を払うことになり、これは熱力学の第 2 法則に従います。
実際の熱機関では、効率は実験によって決定されます。 機械力 Nエンジンと単位時間あたりに燃焼する燃料の量。 それで、間に合えば t燃焼した燃料の質量 メートルと燃焼比熱 q、 それ
のために 車両多くの場合、基準特性はボリュームです V途中で燃料が燃えた s機械エンジン出力で Nそしてスピードで。 この場合、燃料の密度 r を考慮して、効率を計算するための式を書くことができます。
熱力学の第二法則
いくつかの処方があります 熱力学の第二法則。 彼らの一人は、熱源によってのみ機能する熱機関を作ることは不可能であると言っています。 冷蔵庫はありません。 彼にとって世界の海は、実質的に無尽蔵の内部エネルギー源として役立つ可能性がある（ヴィルヘルム・フリードリッヒ・オストワルド、1901年）。
熱力学第 2 法則の他の定式化もこれと同等です。
クラウジウスの定式化(1850): 熱が低い物体からより加熱された物体へ熱が自発的に移動するプロセスは不可能です。
トムソンの定式化(1851): 循環プロセスは不可能であり、その唯一の結果は、熱貯蔵器の内部エネルギーを減少させることによる仕事の生成です。
クラウジウスの定式化(1865): 閉じた非平衡系におけるすべての自発的プロセスは、系のエントロピーが増加する方向に発生します。 熱平衡状態では最大かつ一定です。
ボルツマン公式(1877): 多くの粒子からなる閉鎖系は、より秩序のある状態からより秩序のない状態に自発的に移行します。 システムは自発的に平衡位置から離れることはできません。 ボルツマンは、多くの物体からなるシステムにおける無秩序の定量的尺度を導入しました。 エントロピ.
理想気体を作動流体とする熱機関の効率
熱機関の作動流体のモデル (理想気体など) が与えられている場合、変化を計算することが可能です。 熱力学パラメータ膨張および圧縮時の作動流体。 これにより、熱機関の効率を熱力学の法則に基づいて計算できるようになります。
この図は、作動流体が理想気体であり、ある熱力学プロセスから別の熱力学プロセスへの遷移点でパラメータが指定されている場合に、効率を計算できるサイクルを示しています。
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等圧-等容性 |
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等積断熱 |
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等圧断熱 |
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等圧-等容性-等温 |
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等圧-等重性-線形 |
カルノーサイクル。 理想的な熱機関の効率
特定のヒーター温度で最高の効率 Tヒーターと冷蔵庫 Tホールには熱機関があり、作動流体は次のように膨張および収縮します。 カルノーサイクル(図 2)、そのグラフは 2 つの等温線 (2-3 および 4-1) と 2 つの断熱線 (3-4 および 1-2) で構成されています。
カルノーの定理このようなエンジンの効率は使用される作動流体に依存しないため、理想気体の熱力学関係を使用して計算できることが証明されています。
熱機関の環境への影響
輸送およびエネルギー (火力発電所や原子力発電所) における熱機関の集中的な使用は、地球の生物圏に大きな影響を与えます。 人間の活動が地球の気候に与える影響のメカニズムについては科学的な論争がありますが、多くの科学者はそのような影響が生じる要因に注目しています。
- 温室効果– 大気中の二酸化炭素（熱機関のヒーターの燃焼生成物）濃度の増加。 二酸化炭素は太陽からの可視光と紫外線を通過させますが、地球から宇宙への赤外線を吸収します。 これは、大気の下層の温度の上昇、ハリケーンの風の増加、そして地球規模の氷の融解につながります。
- 有毒物質の直接的な影響 排ガス生きた自然（発がん性物質、スモッグ、酸性雨） 副産物燃焼）。
- 飛行機の飛行やロケットの打ち上げによるオゾン層の破壊。 高層大気中のオゾンは、地球上のすべての生命を太陽からの過剰な紫外線から守ります。
新たな環境危機を打開する方法は、 熱効率エンジン（最新の熱エンジンの効率が 30% を超えることはほとんどありません）。 使用 整備可能なエンジン有害な排気ガスの中和剤。 使用 代替ソースエネルギー （ ソーラーパネルおよびヒーター）および代替交通手段（自転車など）。
効率 (効率) - エネルギーの変換または伝達に関連したシステム (デバイス、機械) の効率の特性。 システムが受け取るエネルギーの総量に対する有効に使用されたエネルギーの比率によって決定されます。 通常、η (「これ」) で表されます。 η = Wpol/Wcym。 効率は無次元の量であり、多くの場合パーセンテージとして測定されます。 数学的には、効率の定義は次のように記述できます。
× 100%、
どこ あ- 役に立つ仕事、そして Q- 消費されるエネルギー。
エネルギー保存の法則により、効率は常に 1 以下になります。つまり、消費したエネルギーよりも有益な仕事を得ることが不可能です。
熱機関の効率- ヒーターから受け取ったエネルギーに対するエンジンの完全な有効仕事量の比率。 熱機関の効率は次の式を使用して計算できます。
,ここで、 はヒーターから受け取る熱量、 は冷蔵庫に与える熱量です。 特定の熱源温度で動作するサイクリックマシンの中で最高の効率 T 1 そして寒い T 2、熱機関をカルノーサイクルで動作させる。 この限界効率は次と等しい
.エネルギープロセスの効率を特徴付けるすべての指標が上記の説明に対応するわけではありません。 伝統的にまたは誤って「効率」と呼ばれている場合でも、他の特性、特に 100% を超える特性を持つ場合があります。
ボイラー効率
主な記事： ボイラーの熱バランス
化石燃料ボイラーの効率は従来、より低い発熱量に基づいて計算されてきました。 燃焼生成物の水分は過熱蒸気の形でボイラーから排出されると考えられます。 凝縮ボイラーでは、この水分が凝縮され、その凝縮熱が有効利用されます。 低位発熱量に基づいて効率を計算すると、1 より大きくなる場合があります。 で この場合蒸気の凝縮熱を考慮した、より高い発熱量で計算する方が正確です。 ただし、そのようなボイラーの性能を他の設備のデータと比較するのは困難です。
ヒートポンプとチラー
加熱装置としてのヒートポンプの利点は、動作に消費されるエネルギーよりも多くの熱を受け取ることができることです。 同様に、冷凍機は、プロセスの組織化に費やされるよりも多くの熱を冷却端から取り除くことができます。
このような熱機関の効率は次のような特徴があります。 成績係数（冷凍機用）または 変換率（ヒートポンプ用）
,熱はどこで（冷凍機の）コールドエンドから取られるか、（ヒートポンプの）ホットエンドに伝達されます。 - このプロセスに費やされる仕事 (または電力)。 最高のパフォーマンスこのような機械の性能は、逆カルノー サイクルによって達成されます。そのサイクルでは、性能係数が決まります。
,ここで、 はホットエンドとコールドエンドの温度です。 明らかに、この値は任意に大きくすることができます。 実際に近づくことは困難ですが、それでも成績係数は 1 を超える可能性があります。 これは、エネルギーに加えて考慮されるため、熱力学の第一法則と矛盾しません。 あ(電気など)、加熱する Q低温源から得られるエネルギーもあります。
文学
- ペリシキン A.V.物理。 8年生。 - バスタード、2005年。 - 191 p。 - 50,000部。 - ISBN 5-7107-9459-7。
ノート
ウィキメディア財団。 2010年。
同義語:他の辞書で「効率係数」が何であるかを確認してください。
効率- 消費された有効電力に対する供給電力の比率。 [OST 45.55 99] 効率係数 効率化アクションエネルギーの変換、変換、または伝達のプロセスの完全性を特徴付ける量であり、有用なエネルギーの比率です。 技術翻訳者向けガイド
または、収益係数 (効率) は、効率に関するあらゆる機械または装置の動作の品質の特性です。 効率とは、機械から受け取る仕事の量、または装置からのエネルギーの量に対する比率を意味します。 ... ... 海洋辞典
- (効率) は、メカニズムの効率を示す指標であり、その動作に費やされた作業に対するメカニズムによって実行された作業の比率として定義されます。 効率 通常はパーセンテージで表されます。 理想的なメカニズムは効率 =... ... 科学技術事典
現代の百科事典
- (効率) エネルギー変換に関連したシステム (デバイス、機械) の効率の特性。 有効に使用されるエネルギー (循環プロセス中に仕事に変換される) とエネルギーの総量の比率によって決まります。... ... 大百科事典
- (効率)、エネルギーの変換または伝達に関連したシステム (デバイス、機械) の効率の特性。 システムが受け取るエネルギーの総量 (Wtotal) に対する有効に使用されたエネルギー (Wtotal) の比率 m) によって決定されます。 h=Wフロア… … 物理百科事典
- 例えば、有効に使用されたエネルギー W p の (効率) 比。 仕事の形で、システム (機械またはエンジン) が受け取ったエネルギー W の総量、W p/W。 実際のシステムでは、摩擦やその他の非平衡プロセスによる避けられないエネルギー損失により... ... 物理百科事典
費やされたすべての仕事または消費されたエネルギーに対する、費やされた有用な仕事または受け取ったエネルギーの比率。 たとえば、電気モーターの効率は機械式モーターの効率との比率です。 供給された電力に対して放出する電力。 力; に。… … 鉄道技術辞典
名詞、同義語の数: 8 効率 (4) リターン (27) 実り (10) ... 同義語辞典
効率- システム内で発生するエネルギーの変換または伝達のプロセスに関連して、システムの完全性を特徴付ける量であり、作動に費やされる仕事に対する有用な仕事の比率として定義されます。 ... 建築材料の用語、定義、説明の百科事典
効率- (効率)、あらゆるデバイスまたは機械 (熱機関を含む) のエネルギー効率の数値特性。 効率は、エネルギーの総量に対する有効に使用された (つまり、仕事に変換された) エネルギーの比率によって決まります。 図解百科事典
