Motorji z notranjim zgorevanjem: izkoristek

Vse se zgodi tule: kakovost zgorevanja goriva je ključna za izkoristek motorja.

Izkoristek oziroma porazdelitev toplotnih tokov v motorju

Povprečnega kupca avtomobila zanima tudi motor oziroma njegove tehnične značilnosti, a povečini vpraša le za delovno prostornino in za (največjo) moč. Pa vendar se kakovost motorja skriva drugje: v obliki krivulje moči, v največjem vrtilnem momentu (navoru), v krivulji vrtilnega momenta in – kar je menda izjemnega pomena pri vprašanju o tem, kako dober motor so inženirji zasnovali – v izkoristku motorja. O slednjem nekoliko podrobneje v nadaljevanju.

Izkoristek motorja z notranjim zgorevanjem ni konstanta! Se namreč močno spreminja glede na trenutno obremenitev, ki je odvisna od količine dovedenega goriva in od vrtilne hitrosti. Pogosto se govori le o največji vrednosti izkoristka ali pa o neki povprečni vrednosti, kar zmede bralca, ker pogosto ne ve, kaj taka številka pomeni. Izkoristek je pravzaprav določen z razmerjem med delom, ki ga dobimo na gredi motorja, in energijo, ki jo dovedemo z gorivom. Ostali del toplote, ki se ne pretvori v delo, pa predstavljajo večinoma toplotne izgube, ki so lahko pri določenih obremenitvah (predvsem nižjih) zelo velike. Del energije, ki jo izgubljamo, gre v okolico preko hladilnega medija, izpušnih plinov ter kemične energije zaradi nezgorelega ogljikovega monoksida (CO), ostale izgube pa običajno zajamemo v obliki sevanja in konvekcije.

Če želimo prikazati celotno sliko energijskih tokov, to prikažemo s pomočjo energijske bilance motorja, ki je običajno narejena za območje največje obremenitve oziroma za določeno količino goriva v določenem obsegu vrtilne hitrosti.

Porazdelitev toplotne energije, dovedene z gorivom pri dizelskem motorju s prostornino 2 l in močjo 120 kW pri 4000/min. Na diagramu deleži prikazujejo neposredno izkoristek motorja in ostale izgube.
Legenda: P – delež energije porabljen za moč; izkoristek motorja, Qv – izgube toplote zaradi hlajenja motorja, Qi – izgube toplote v izpušnih plinih, QIC – izgube toplote zaradi hlajenja zraka za turbopuhalom, Qg – izgube toplote zaradi hlajenja goriva, Qsk – ostale izgube, ki se težko izmerijo; sevanje in konvekcija.

Izmerjene vrednosti so lahko prikazane v energijskem diagramu (Sankyjev diagram, slika), ki prikazuje samo eno točko, ali v običajnem diagramu, kjer je prikazanih več točk, toda le pri določeni količini goriva (slika).

Preprost, a nazoren energijski diagram porazdelitve energije dovedene z gorivom.

Dobra možnost prikaza lastnosti motorja, to je tudi izkoristka, je uporaba školjčnega diagrama, ki prikazuje celotno delovno področje delovanja motorja. Pogosto je na tem diagramu prikazan izkoristek motorja posredno preko navora ali specifične porabe goriva ali srednjega tlaka, saj so vse te vrednosti med seboj povezane (slika).

Školjčni diagram specifične porabe goriva pri dvotaktnem motorju s 50 cm3, 4,2 kW pri 8000/min. Na območju najmanjše specifične porabe se nahajajo največji navor, srednji tlak in izkoristek.

Aci Bizjan