Eficiența termică a motorului este unul dintre indicatorii importanți pentru evaluarea performanței motorului. Cu cât randamentul termic al motorului este mai mare, cu atât tehnologia este mai avansată. Deci, ce înseamnă eficiența termică a motorului? Lăsați toți, în special prietenii care sunt pe cale să cumpere o mașină, să arunce o privire la ea.
imagine
Eficiența termică a motorului se referă la raportul dintre căldura puterii efective a motorului și căldura combustibilului consumat pe unitatea de timp. Pentru a spune simplu, înseamnă câtă energie generată după arderea combustibilului este convertită în forța motrice a mașinii.
Eficiența termică se calculează împărțind valoarea termică reală utilizată la valoarea termică conținută în combustibil. De exemplu: un litru de benzină va elibera 33580KJ de căldură după arderea completă, din care 11000KJ sunt convertiți în putere de lucru de către motor. Atunci randamentul termic al acestui motor în acest moment este:
(11000÷33580)×100%=32.8%
În general, eficiența termică a unui anumit motor este practic fixă din momentul în care este proiectat și până când iese din fabrică. Randamentul termic maxim al motoarelor pe benzină este în general între 30% și 40%, iar cel al motoarelor diesel este puțin mai mare, între 35% și 45%. Apropo de asta, unii prieteni se pot întreba, de ce eficiența termică nu este 100%? Realitatea este atât de crudă. Este extrem de dificil pentru inginerii de motoare să crească eficiența termică cu 1% pe baza de 30% până la 40%. Deci, unde se duce restul de 50~60% din energie?
imagine
Un motor este o mașină care transformă energia termică în energie mecanică. Conform legilor termodinamicii, energia termică nu poate fi convertită 100% în alte forme de energie. În toate mașinile, frecarea este inevitabilă, iar căldura consumată de rezistența la frecare nu poate fi eliminată. În plus, motorul trebuie să mențină o anumită temperatură și volum și nu poate crește sau scădea la infinit, astfel încât pierderea de răcire este inevitabilă. Împreună cu alți factori, precum imposibilitatea arderii complete a combustibilului, pierderea gazului din pompă etc., eficiența termică a motorului nu poate fi de 100%.
Când s-a născut motorul, eficiența termică maximă a fost mai mică de 20%. După o sută de ani, cu eforturile continue ale generațiilor de ingineri auto, eficiența termică maximă a motoarelor de automobile a crescut doar la peste 40%. Aceasta este deja o realizare remarcabilă. Cu tehnologia actuală, eficiența termică a motorului este aproape de limită. Fiecare creștere procentuală este un progres tehnologic uriaș.
Care sunt metodele de îmbunătățire a eficienței termice a motorului?
1. Pentru motoarele pe benzină, metoda cea mai directă este creșterea raportului de compresie a motorului. Acesta este și unul dintre principalele motive pentru care eficiența termică a motoarelor diesel este mai mare decât cea a motoarelor pe benzină.
2. Reduceți rezistența la frecare mecanică utilizând pistoane cu frecare redusă, segmente de piston cu elasticitate redusă și lubrifianți cu performanță mai bună.
3. Optimizați sistemul de alimentare cu combustibil și adoptați o presiune mai mare în injecție directă în cilindru etc.
4. Optimizați designul pasajelor de admisie și evacuare ale trenului de supape și adoptați tehnologia de sincronizare variabilă a supapelor și de ridicare.
5. Optimizați designul camerei de ardere pentru a permite arderea mai completă a combustibilului.
6. Optimizați designul cilindrului și aveți un raport alezaj-cursă adecvat;
7. Pentru motoarele diesel, pot fi utilizate și tehnologii precum creșterea ratei de injecție, injecții multiple și presiune mare de admisie.
imagine
Eficiența termică a motorului nu este constantă
Eficiența termică a motorului se modifică odată cu modificările condițiilor de funcționare. În majoritatea condițiilor de lucru, eficiența termică a motorului este foarte scăzută. De exemplu, în cele mai comune condiții de aglomerație urbană, eficiența termică a motorului este de doar aproximativ 20%; la conducerea pe autostradă, randamentul termic poate ajunge la aproximativ 30%; condițiile de lucru cu cea mai mare eficiență termică sunt încărcături mari și viteze mici, cum ar fi atunci când o mașină conduce Când urcați o pantă abruptă, clapeta de accelerație a motorului este complet deschisă și rezistența la admisia de aer este minimă. În acest moment, turația motorului nu este mare și rezistența la frecare mecanică este mică. Eficiența termică în acest moment este relativ ridicată.
Dacă un motor are eficiență termică ridicată, economisește neapărat combustibil?
Nu neaparat. Motoarele cu eficiență termică mai mare sunt în general mai avansate în tehnologie, iar economia motorului în sine este cu siguranță mai bună. Cu toate acestea, economia motorului nu este egală cu economia mașinii în ansamblu. Consumul de combustibil al mașinii nu este determinat doar de motor, ci și de mulți factori, cum ar fi cutia de viteze, șasiu și greutatea corpului. Prin urmare, nu toate modelele echipate cu motoare cu randament termic ridicat sunt eficiente din punct de vedere al combustibilului.
imagine
De la apariția motorului cu ardere internă, în special sub tendința de conservare a energiei și de reducere a emisiilor, îmbunătățirea eficienței termice a devenit o prioritate de vârf în cercetare și dezvoltare. Deși există deja motoare cu eficiență termică de până la 43% în modelele produse în serie, restul de aproape 50% din eficiența termică trebuie încă explorat. Aceasta este, de asemenea, semnificația cercetărilor intensive ale multor companii de automobile privind motoarele cu combustibil.
