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 |