Motorns termiska effektivitet är en av de viktiga indikatorerna för att utvärdera motorns prestanda. Ju högre motorns termiska verkningsgrad, desto mer avancerad teknik. Så vad betyder motorns termiska effektivitet? Låt alla, särskilt vänner som ska köpa en bil, ta en titt på den.
bild
Motorns termiska verkningsgrad avser förhållandet mellan värmen från motorns effektiva effekt och värmen från bränslet som förbrukas per tidsenhet. Enkelt uttryckt betyder det hur mycket energi som genereras efter förbränning av bränsle som omvandlas till bilens drivkraft.
Termisk verkningsgrad beräknas genom att dividera det faktiska värmevärdet som används med värmevärdet som finns i bränslet. Till exempel: en liter bensin avger 33580KJ värme efter fullständig förbränning, varav 11000KJ omvandlas till arbetseffekt av motorn. Då är den termiska verkningsgraden för denna motor vid denna tidpunkt:
(11000÷33580)×100%=32.8%
Generellt sett är den termiska verkningsgraden för en viss motor i princip fast från det att den är konstruerad till den lämnar fabriken. Den maximala termiska verkningsgraden för bensinmotorer är i allmänhet mellan 30 % och 40 %, och den för dieselmotorer är något högre, mellan 35 % och 45 %. På tal om detta, kanske några vänner frågar sig, varför är den termiska effektiviteten inte 100%? Verkligheten är så grym. Det är extremt svårt för motoringenjörer att öka den termiska verkningsgraden med 1 % på basis av 30 % till 40 %. Så vart tar de återstående 50~60% av energin vägen?
bild
En motor är en maskin som omvandlar termisk energi till mekanisk energi. Enligt termodynamikens lagar kan termisk energi inte omvandlas till 100 % till andra energiformer. I alla maskiner är friktion oundviklig, och värmen som förbrukas av friktionsmotstånd kan inte elimineras. Dessutom måste motorn hålla en viss temperatur och volym och kan inte öka eller minska på obestämd tid, så kylförlust är oundviklig. Tillsammans med andra faktorer, såsom omöjligheten av fullständig förbränning av bränslet, pumpgasförlust etc., kan motorns termiska verkningsgrad inte vara 100 %.
När motorn föddes var den maximala termiska verkningsgraden mindre än 20 %. Efter hundra år, med kontinuerliga ansträngningar från generationer av bilingenjörer, har den maximala termiska verkningsgraden för bilmotorer bara ökat till mer än 40%. Detta är redan en anmärkningsvärd prestation. Med nuvarande teknik är motorns termiska verkningsgrad nära gränsen. Varje procentuell ökning är ett enormt tekniskt framsteg.
Vilka är metoderna för att förbättra motorns termiska effektivitet?
1. För bensinmotorer är den mest direkta metoden att öka motorns kompressionsförhållande. Detta är också en av huvudorsakerna till att den termiska verkningsgraden för dieselmotorer är högre än för bensinmotorer.
2. Minska det mekaniska friktionsmotståndet genom att använda lågfriktionskolvar, lågelasticitetskolvringar och smörjmedel med bättre prestanda.
3. Optimera bränsletillförselsystemet och anta högre tryck in-cylinder direktinsprutning, etc.
4. Optimera designen av insugs- och avgaskanalerna i ventilsystemet och använd variabel ventiltid och lyftteknik.
5. Optimera förbränningskammarens design för att möjliggöra en mer fullständig bränsleförbränning.
6. Optimera cylinderdesignen och ha ett lämpligt förhållande mellan borrning och slag;
7. För dieselmotorer kan tekniker som att öka insprutningshastigheten, flera insprutningar och högt insugstryck också användas.
bild
Motorns termiska verkningsgrad är inte konstant
Motorns termiska verkningsgrad förändras med förändringar i driftsförhållandena. Under de flesta arbetsförhållanden är motorns termiska verkningsgrad mycket låg. Till exempel, i de vanligaste trafikstockningarna i städer, är motorns termiska verkningsgrad endast cirka 20 %; när du kör på motorvägen kan den termiska effektiviteten nå cirka 30%; arbetsförhållandena med högst termisk verkningsgrad är stora belastningar och låga hastigheter, till exempel när en bil kör. När man klättrar i en brant sluttning är motorns gasreglage helt öppet och luftintagsmotståndet minimalt. Vid denna tidpunkt är motorvarvtalet inte högt och det mekaniska friktionsmotståndet är litet. Den termiska verkningsgraden vid denna tidpunkt är relativt hög.
Om en motor har hög termisk verkningsgrad, sparar den då nödvändigtvis bränsle?
Inte nödvändigtvis. Motorer med högre termisk verkningsgrad är generellt sett mer avancerade inom teknik, och ekonomin i själva motorn är definitivt bättre. Motorns ekonomi är dock inte lika med bilens ekonomi som helhet. Bilens bränsleförbrukning bestäms inte bara av motorn utan också av många faktorer som växellåda, chassi och kroppsvikt. Därför är inte alla modeller utrustade med motorer med hög termisk verkningsgrad bränslesnåla.
bild
Sedan tillkomsten av förbränningsmotorn, särskilt under trenden med energibesparing och utsläppsminskning, har förbättringen av termisk effektivitet blivit en högsta prioritet inom forskning och utveckling. Även om det redan finns motorer med så hög termisk verkningsgrad som 43 % i masstillverkade modeller, måste de återstående nästan 50 % av termisk verkningsgrad fortfarande undersökas. Detta är också betydelsen av många bilföretags intensiva forskning om bränslemotorer.
