Motorens termiske effektivitet er en av de viktige indikatorene for å evaluere motorytelsen. Jo høyere motorens termiske effektivitet, desto mer avansert er teknologien. Så hva betyr motorens termiske effektivitet? La alle, spesielt venner som skal kjøpe bil, ta en titt på den.
bilde
Den termiske effektiviteten til motoren refererer til forholdet mellom varmen fra motorens effektive effekt og varmen til drivstoffet som forbrukes per tidsenhet. For å si det enkelt betyr det hvor mye energi som genereres etter forbrenning av drivstoff som omdannes til bilens drivkraft.
Termisk virkningsgrad beregnes ved å dele den faktiske varmeverdien som brukes med varmeverdien i brenselet. For eksempel: en liter bensin vil frigjøre 33580KJ varme etter fullstendig forbrenning, hvorav 11000KJ omdannes til arbeidseffekt av motoren. Da er den termiske effektiviteten til denne motoren på dette tidspunktet:
(11000÷33580)×100%=32.8%
Generelt sett er den termiske effektiviteten til en bestemt motor i utgangspunktet fast fra det tidspunktet den er designet til den forlater fabrikken. Den maksimale termiske effektiviteten til bensinmotorer er vanligvis mellom 30 % og 40 %, og den for dieselmotorer er litt høyere, mellom 35 % og 45 %. Når vi snakker om dette, kan noen venner spørre, hvorfor er ikke den termiske effektiviteten 100%? Virkeligheten er så grusom. Det er ekstremt vanskelig for motoringeniører å øke den termiske effektiviteten med 1 % på grunnlag av 30 % til 40 %. Så hvor går de resterende 50~60% av energien?
bilde
En motor er en maskin som konverterer termisk energi til mekanisk energi. I følge termodynamikkens lover kan ikke termisk energi omdannes 100 % til andre energiformer. I alt maskineri er friksjon uunngåelig, og varmen som forbrukes av friksjonsmotstand kan ikke elimineres. I tillegg må motoren opprettholde en viss temperatur og volum og kan ikke øke eller redusere på ubestemt tid, så kjøletap er uunngåelig. Sammen med andre faktorer, for eksempel umuligheten av fullstendig forbrenning av drivstoffet, tap av pumpegass, etc., kan ikke motorens termiske effektivitet være 100%.
Da motoren ble født, var den maksimale termiske virkningsgraden mindre enn 20 %. Etter hundre år, med kontinuerlig innsats fra generasjoner av bilingeniører, har den maksimale termiske effektiviteten til bilmotorer bare blitt økt til mer enn 40%. Dette er allerede en bemerkelsesverdig prestasjon. Med dagens teknologi er motorens termiske effektivitet nær grensen. Hver prosentvise økning er et enormt teknologisk fremskritt.
Hva er metodene for å forbedre motorens termiske effektivitet?
1. For bensinmotorer er den mest direkte metoden å øke motorens kompresjonsforhold. Dette er også en av hovedårsakene til at den termiske effektiviteten til dieselmotorer er høyere enn for bensinmotorer.
2. Reduser mekanisk friksjonsmotstand ved å bruke lavfriksjonsstempler, stempelringer med lav elastisitet og smøremidler med bedre ytelse.
3. Optimaliser drivstofftilførselssystemet og bruk høyere trykk i sylinder direkte innsprøytning osv.
4. Optimaliser utformingen av inntaks- og eksospassasjene til ventiltoget og ta i bruk variabel ventiltiming og løfteteknologi.
5. Optimaliser forbrenningskammerdesignet for å tillate mer fullstendig drivstoffforbrenning.
6. Optimaliser sylinderdesignet og ha et passende boring-til-slag-forhold;
7. For dieselmotorer kan teknologier som å øke injeksjonshastigheten, flere injeksjoner og høyt inntakstrykk også brukes.
bilde
Motorens termiske effektivitet er ikke konstant
Den termiske effektiviteten til motoren endres med endringer i driftsforholdene. Under de fleste arbeidsforhold er motorens termiske effektivitet svært lav. For eksempel, i de vanligste forholdene i byer, er den termiske effektiviteten til motoren bare ca. 20 %; når du kjører på motorveien, kan den termiske effektiviteten nå omtrent 30%; arbeidsforholdene med høyest termisk virkningsgrad er store belastninger og lave hastigheter, for eksempel når en bil kjører. Ved klatring i en bratt skråning er motorgasspaken helt åpen og luftinntaksmotstanden minimal. På dette tidspunktet er ikke motorhastigheten høy og den mekaniske friksjonsmotstanden er liten. Den termiske effektiviteten på dette tidspunktet er relativt høy.
Hvis en motor har høy termisk effektivitet, sparer den da nødvendigvis drivstoff?
Ikke nødvendigvis. Motorer med høyere termisk effektivitet er generelt mer avanserte innen teknologi, og økonomien til selve motoren er definitivt bedre. Motorens økonomi er imidlertid ikke lik økonomien til bilen som helhet. Drivstofforbruket til bilen bestemmes ikke bare av motoren, men også av mange faktorer som girkasse, chassis og kroppsvekt. Derfor er ikke alle modeller utstyrt med motorer med høy termisk effektivitet drivstoffeffektive.
bilde
Siden bruken av forbrenningsmotoren, spesielt under trenden med energisparing og utslippsreduksjon, har forbedring av termisk effektivitet blitt en toppprioritet innen forskning og utvikling. Selv om det allerede finnes motorer med termisk effektivitet så høy som 43 % i masseproduserte modeller, må de resterende nesten 50 % av termisk effektivitet fortsatt undersøkes. Dette er også betydningen av mange bilselskapers intensive forskning på drivstoffmotorer.
