Onderwerp:
- Sankey-diagram
Sankey-diagram:
In het Sankey-diagram (ook wel het “Heat balance diagram” genoemd) kunnen de energieverliezen van de verbrandingsmotor getoond worden. Het Sankey-diagram komt voort (en wordt berekend) uit het Seiliger proces.
De toegevoerde brandstof in de verbrandingsmotor wordt vermengd met lucht en tot ontbranding gebracht. Niet alle energie van de verbranding wordt gebruikt om de motor (en de wielen) aan te drijven. Meer dan de helft van de verbrandingsenergie gaat aan verloren aan o.a:
- Aandrijfverliezen (denk aan de aandrijving van de koelvloeistofpomp, aircopomp, distributie en andere mechanische componenten)
- Drijfwerkverliezen (omzetten van een translerende beweging van de zuiger naar een roterende beweging van de krukas)
- Warmteverliezen (warmte van de verbranding gaat verloren aan straling en reflectie aan de motoronderdelen)
De nuttige energie die overblijft wordt het effectieve rendement genoemd.
In de afbeelding staat het Sankey-diagram afgebeeld. In het diagram is zichtbaar dat er 35% van de brandstof aan warmte van het uitlaatgas verloren gaat, net als de 30% koelverlies (warmte dat verloren gaat aan de koelvloeistof), 8% mechanische verlies (aandrijf- en drijfwerkverliezen) en 6% aan straling.
Dit diagram is van een benzinemotor. Een benzinemotor heeft een relatief laag rendement van rond de 21%. Dat betekent dat er van een liter brandstof slechts 21% gebruikt wordt om “te kunnen rijden”. Een dieselmotor heeft een hoger rendement (tot 35%). Hier zijn bijv. de koelverliezen en de straling minder, maar is het mechanische verlies is weer wat hoger. Een dieselmotor heeft dus een ander Sankey-diagram dan een benzinemotor.
Om als motorconstructeur bijv. de koelverliezen omlaag te brengen, kan er voor gekozen worden om een koelvloeistofpomp met een regelbaar toerental (evt. ook uit te schakelen) of het toepassen van meerdere koelcircuits. Door een aangepast ontwerp kan er voor gezorgd worden dat er minder koelvloeistof langs de cilinderwanden stroomt, en er daardoor minder warmte door de koelvloeistof wordt opgenomen.
Door het toepassen van een uitlaatgasturbo kunnen de uitlaatgasverliezen omlaag gebracht worden. Het effectieve rendement stijgt. Met een mechanische compressor neemt het mechanische verlies toe (er moet namelijk een extra component aangedreven worden), maar het effectief rendement stijgt harder. Van de 5% extra mechanisch verlies wordt bijv. het effectieve rendement met 10% verhoogd.
Gerelateerde pagina: