εικόνα
Η «θερμική απόδοση» είναι ένα θέμα που συζητείται πάντα στα οχήματα καυσίμων. Εάν θέλετε υψηλές επιδόσεις, χρειάζεστε υψηλή απόδοση και εάν θέλετε χαμηλή κατανάλωση καυσίμου, χρειάζεστε επίσης υψηλή απόδοση. Αλλά πόσο υψηλό επίπεδο μπορεί να φτάσει η θερμική απόδοση ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης;
Το υψηλότερο πρότυπο για κινητήρες μαζικής παραγωγής δεν υπερβαίνει το 45%. Επί του παρόντος, ο κύκλος NA Atkinson 1,5L της BYD έχει το υψηλότερο επίπεδο 43,02%. Τα πρότυπα για τους περισσότερους κινητήρες είναι περίπου 35%. Η θερμική απόδοση των κινητήρων ντίζελ κυμαίνεται από 35% έως 45%, που δεν είναι πολύ υψηλή.
Υπάρχει κάποιος τρόπος να αυξηθεί σημαντικά η θερμική απόδοση του κινητήρα; Εάν μπορεί να αυξηθεί στο μισό ή ακόμα και στο διπλάσιο του σημερινού επιπέδου, πώς θα μοιάζει το μέλλον των οχημάτων με καύσιμα;
εικόνα
Η θερμική απόδοση των κινητήρων εσωτερικής καύσης δεν μπορεί να είναι υψηλή, κάτι που είναι πολύ ανήμπορο γεγονός. Οι κινητήρες εξαιρετικά υψηλής θερμικής απόδοσης που εξακολουθούν να βρίσκονται στο εργαστήριο είναι λίγο περισσότερο από 50%, και τα υλικά που χρησιμοποιούν είναι "κεραμικά σύνθετα υλικά". Τα λεγόμενα κεραμικά εδώ χρησιμοποιούνται για την καύση Η έννοια των κεραμικών για την κατασκευή φιαλών και βάζων είναι διαφορετική. Αυτό είναι ένα νανοσύνθετο υλικό υψηλών προδιαγραφών και το κόστος κατασκευής είναι πολύ υψηλό.
Και ακόμη και η θερμική απόδοση αυτού του κεραμικού κινητήρα είναι μόνο περίπου 50%. Τι περιορίζει τη θερμική απόδοση των κινητήρων εσωτερικής καύσης; ! Ανατρέξτε στην παρακάτω εικόνα.
εικόνα
Απώλειες εισόδου και καυσαερίων, απώλειες φθοράς, απώλειες ψύξης και απώλειες επάρκειας καύσης, η πιο υπερβολική από αυτές τις απώλειες είναι η "απώλεια ψύξης". Οι λεγόμενοι κινητήρες εσωτερικής καύσης ή κινητήρες εξωτερικής καύσης είναι «θερμικές μηχανές» που βασίζονται στη θερμική ενέργεια που παράγεται από την καύση καυσίμου. , και στη συνέχεια μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια, δηλαδή σε ισχύ, μέσω μιας πολύπλοκης μηχανικής δομής.
Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής λέει ότι η θερμική ενέργεια θα μεταφερθεί από αντικείμενα υψηλής θερμοκρασίας σε αντικείμενα χαμηλής θερμοκρασίας. Η θερμοκρασία της φλόγας της καύσης του καυσίμου είναι πολύ υψηλή. Η βενζίνη μπορεί να φτάσει τους 1200 βαθμούς και το ντίζελ μπορεί να φτάσει τους 1800 βαθμούς. Μπορεί να φανεί πόσο υπερβολική είναι η παραγόμενη θερμική ενέργεια. και η θερμοκρασία του σώματος του κινητήρα Είναι πολύ χαμηλότερη από τη θερμοκρασία της φλόγας, αλλά και το υλικό του κινητήρα έχει ένα όριο. Αν ξεπεράσει το όριο, θα λιώσει. Επομένως, το υλικό θα απορροφήσει μεγάλη ποσότητα θερμικής ενέργειας, αλλά δεν μπορεί να απορροφήσει μόνο θερμική ενέργεια, επομένως χρειάζεται ένα σύστημα ψύξης.
εικόνα
Το σύστημα ψύξης χωρίζεται σε δύο μέρη. Το ένα είναι ο εξωτερικός ηλεκτρονικός ανεμιστήρας και η ροή αέρα που απορροφά τη θερμική ενέργεια του σώματος από το εξωτερικό για να το ψύχει. Το άλλο είναι το εσωτερικό αντιψυκτικό ψυκτικό που απορροφά τη θερμική ενέργεια που παράγεται από την καύση και την ψύχει από μέσα. Μόνο με αυτόν τον τρόπο μπορεί να αποτραπεί η τήξη των υλικών του κινητήρα. Ζημιά, αλλά αυτό θα χάσει (απορροφήσει) επίσης μεγάλη ποσότητα θερμικής ενέργειας και το τμήμα που μπορεί να μετατραπεί σε ρεύμα θα μειωθεί πολύ.
εικόνα
Έτσι, εάν θέλετε να βελτιώσετε τη θερμική απόδοση του κινητήρα, ο πυρήνας είναι να μειώσετε την απώλεια ψύξης. Ο τρόπος για να το μειώσετε είναι να αυξήσετε το όριο αντίστασης στη θερμότητα του υλικού του κινητήρα. Προς το παρόν, φαίνεται ότι τα υλικά υψηλών προδιαγραφών που μπορούν να επιλεγούν είναι εξαιρετικά περιορισμένα. Μπορούν να ληφθούν υπόψη τα νανοκεραμικά σύνθετα υλικά, αλλά με αυτό το υλικό Το κόστος κατασκευής ενός κινητήρα θα ήταν γελοίο.
Ως αποτέλεσμα, ο κινητήρας εσωτερικής καύσης έχει εισέλθει σε έναν άπειρο κύκλο. Το κόστος κατασκευής των κινητήρων εσωτερικής καύσης υψηλής απόδοσης είναι εξαιρετικά υψηλό και δεν υπάρχει δυνατότητα εκλαΐκευσης. Η θερμική απόδοση των κινητήρων εσωτερικής καύσης από συνηθισμένα υλικά δεν μπορεί να είναι υψηλή και τα όρια ισχύος και κατανάλωσης καυσίμου είναι πολύ χαμηλά.
εικόνα
Δεν είναι ρεαλιστικό να περιμένουμε να βελτιωθεί η θερμική απόδοση των κινητήρων εσωτερικής καύσης, εκτός εάν υπάρξει μια σημαντική ανακάλυψη στην επιστήμη των υλικών, αλλά δεν θα υπάρξει σημαντική ανακάλυψη. Επομένως, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μόνο άλλες τεχνολογίες για τη δημιουργία κινητήρων υψηλής απόδοσης εντός του πεδίου εφαρμογής των υπαρχόντων υλικών. Η κατεύθυνση για την επίτευξη υψηλής απόδοσης είναι «να μην καίτε λάδι»!
Όπως οι ηλεκτροκινητήρες.
Το ηλεκτρικό ρεύμα που εισέρχεται στον κινητήρα που περιστρέφεται μέσω της μπαταρίας ισχύος σχηματίζει ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, το οποίο μπορεί να οδηγήσει τον ρότορα «απωθώντας αμοιβαία» τους μαγνητικούς πόλους του μόνιμου μαγνήτη ή τους μαγνητικούς πόλους ενός άλλου συνόλου πηνίων. η δομή μπορεί να είναι πολύ απλή, αλλά το βασικό σημείο είναι η αρχή της μετατροπής της μηχανικής ενέργειας. Μαγνητικό πεδίο αντί για θερμική ενέργεια, λύνεται το πρόβλημα των απωλειών ψύξης. Η ηλεκτρονική δομή είναι πολύ απλή και η απώλεια μηχανικής αντίστασης είναι επίσης εξαιρετικά χαμηλή.
εικόνα
Επομένως, το όριο "θερμικής απόδοσης" του κινητήρα μπορεί να είναι πολύ υπερβολικό και ο υπερυψηλών προτύπων σύγχρονος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη μπορεί να φτάσει το 97,5%! Αυτό είναι ένα ύψος που δεν μπορούν να φτάσουν οι κινητήρες εσωτερικής καύσης. Οι ασύγχρονοι κινητήρες AC έχουν χαμηλές απώλειες στο εύρος υψηλών στροφών. Εάν χρησιμοποιηθούν ομοιότητες και διαφορές μαζί, η απόδοση του συστήματος ηλεκτρικής κίνησης θα είναι πολύ ιδανική.
εικόνα
Οι κινητήρες υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης και χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας μπορούν να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας συνηθισμένα υλικά. Φαίνεται ότι δεν υπάρχει λόγος να ασχολούμαστε πια με τη μελέτη κινητήρων εσωτερικής καύσης. Αυτό που πρέπει να σπάσει τώρα είναι το κόστος κατασκευής των μπαταριών ισχύος. Εφόσον μπορούν να δημιουργηθούν μπαταρίες υψηλής πυκνότητας και χαμηλού κόστους, οι μπαταρίες ισχύος και τα ηλεκτρικά οχήματα μπορούν να αντικαταστήσουν άμεσα τα οχήματα καυσίμου.
Πριν από αυτό, ήταν απαραίτητη μόνο η χρήση plug-in υβριδικής τεχνολογίας και τεχνολογίας εκτεταμένης εμβέλειας για να επιτραπεί στον κινητήρα εσωτερικής καύσης να παίξει το ρόλο της «γεννήτριας» στο όχημα. Το μηχάνημα θα λειτουργούσε σε χαμηλές ταχύτητες και θα μετατρέψει μια μικρή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας για να καλύψει τις κανονικές απαιτήσεις οδήγησης του κινητήρα υψηλής απόδοσης. Για τα αυτοκίνητα, αυτή η λειτουργία ισοδυναμεί με την επίτευξη της θερμικής απόδοσης του συστήματος μετάδοσης κίνησης σε εξαιρετικά υψηλά πρότυπα, επομένως δεν χρειάζεται πλέον να ανησυχείτε για τον κινητήρα εσωτερικής καύσης.
