Повышает ли увеличение степени сжатия тепловой КПД?
Повышает ли увеличение эффективной степени сжатия тепловой КПД турбодвигателя или КПД зависит только от статической степени сжатия?
Является ли высокая степень сжатия причиной того, что турбированный двигатель имеет более высокий тепловой КПД, чем атмосферный?
Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/97963/does-increase-of-effective-compression-ratio-increase-thermal-efficiency
Ответ - да.
Двигатель с турбонаддувом вырабатывает больше мощности. Эффективная степень сжатия — это, по сути, показатель степени турбонаддува. Чем выше эффективная степень сжатия, тем больше мощности вырабатывает двигатель с турбонаддувом.
Потери на трение не увеличиваются пропорционально мощности. Турбонаддув не увеличивает объём двигателя.
Таким образом, двигатель с турбонаддувом той же мощности меньше по размеру и расходует меньше топлива. Это тенденция к уменьшению размеров. Мало того, что производство небольшого блока цилиндров обходится дешевле, так ещё и небольшой двигатель с турбонаддувом расходует меньше топлива, чем эквивалентный по мощности двигатель без турбонаддува большего размера.
Таким образом, тепловая эффективность повышается при увеличении мощности турбонаддува.
Обратите внимание, что расход топлива, скорее всего, не уменьшится, если объём двигателя останется прежним, поскольку автомобилю требуется определённая мощность. Если взять существующий двигатель и увеличить его мощность с помощью турбонаддува, то вы повысите его мощность и тепловую эффективность в новой оптимальной рабочей точке, но новая оптимальная рабочая точка предполагает такую высокую мощность, что она не используется в обычных дорожных ситуациях.
Таким образом, чтобы повысить тепловую эффективность и снизить расход топлива, нужно уменьшить размер двигателя. Выберите двигатель меньшего объёма, добавьте турбонаддув, и вы получите двигатель, который выдаёт столько же мощности, сколько и более крупный атмосферный двигатель, но расходует меньше топлива.
Нет. Если вы думаете, что какая-то математическая формула, в которую можно подставить эффективный коэффициент сжатия, даст вам тепловой КПД, то вы ошибаетесь.
Причина в том, что турбированный двигатель вырабатывает больше мощности. У него нет пропорционально больших потерь на трение. Именно поэтому турбированные двигатели более эффективны с точки зрения термодинамики.
Математические формулы игнорируют так много реальных факторов, что дают слишком высокие показатели тепловой эффективности, которых невозможно достичь в реальной жизни.