Η θερμική απόδοση του κινητήρα είναι ένας από τους σημαντικούς δείκτες για την αξιολόγηση της απόδοσης του κινητήρα. Όσο υψηλότερη είναι η θερμική απόδοση του κινητήρα, τόσο πιο προηγμένη είναι η τεχνολογία. Τι σημαίνει λοιπόν θερμική απόδοση κινητήρα; Ας το ρίξουν όλοι, ειδικά οι φίλοι που πρόκειται να αγοράσουν αυτοκίνητο.
εικόνα
Η θερμική απόδοση του κινητήρα αναφέρεται στον λόγο της θερμότητας της ενεργού ισχύος του κινητήρα προς τη θερμότητα του καυσίμου που καταναλώνεται ανά μονάδα χρόνου. Για να το θέσω απλά, σημαίνει πόση ενέργεια που παράγεται μετά την καύση του καυσίμου μετατρέπεται στην κινητήρια δύναμη του αυτοκινήτου.
Η θερμική απόδοση υπολογίζεται διαιρώντας την πραγματική τιμή θερμότητας που χρησιμοποιείται με την τιμή θερμότητας που περιέχεται στο καύσιμο. Για παράδειγμα: ένα λίτρο βενζίνης θα απελευθερώσει 33580KJ θερμότητας μετά την πλήρη καύση, εκ των οποίων τα 11000KJ μετατρέπονται σε απόδοση εργασίας από τον κινητήρα. Τότε η θερμική απόδοση αυτού του κινητήρα αυτή τη στιγμή είναι:
(11000÷33580)×100%=32.8%
Σε γενικές γραμμές, η θερμική απόδοση ενός συγκεκριμένου κινητήρα είναι βασικά σταθερή από τη στιγμή που έχει σχεδιαστεί μέχρι την έξοδο από το εργοστάσιο. Η μέγιστη θερμική απόδοση των βενζινοκινητήρων είναι γενικά μεταξύ 30% και 40%, και αυτή των κινητήρων ντίζελ είναι ελαφρώς υψηλότερη, μεταξύ 35% και 45%. Μιλώντας για αυτό, κάποιοι φίλοι μπορεί να ρωτήσουν, γιατί η θερμική απόδοση δεν είναι 100%; Η πραγματικότητα είναι τόσο σκληρή. Είναι εξαιρετικά δύσκολο για τους μηχανικούς κινητήρων να αυξήσουν τη θερμική απόδοση κατά 1% με βάση το 30% έως 40%. Πού πηγαίνει λοιπόν το υπόλοιπο 50~60% της ενέργειας;
εικόνα
Ένας κινητήρας είναι μια μηχανή που μετατρέπει τη θερμική ενέργεια σε μηχανική. Σύμφωνα με τους νόμους της θερμοδυναμικής, η θερμική ενέργεια δεν μπορεί να μετατραπεί 100% σε άλλες μορφές ενέργειας. Σε όλα τα μηχανήματα, η τριβή είναι αναπόφευκτη και η θερμότητα που καταναλώνεται από την αντίσταση τριβής δεν μπορεί να εξαλειφθεί. Επιπλέον, ο κινητήρας πρέπει να διατηρεί μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και όγκο και δεν μπορεί να αυξάνεται ή να μειώνεται επ' αόριστον, επομένως η απώλεια ψύξης είναι αναπόφευκτη. Σε συνδυασμό με άλλους παράγοντες, όπως η αδυναμία πλήρους καύσης του καυσίμου, η απώλεια αερίου αντλίας κ.λπ., η θερμική απόδοση του κινητήρα δεν μπορεί να είναι 100%.
Όταν γεννήθηκε για πρώτη φορά ο κινητήρας, η μέγιστη θερμική απόδοση ήταν μικρότερη από 20%. Μετά από εκατό χρόνια, με τις συνεχείς προσπάθειες γενεών μηχανικών αυτοκινήτων, η μέγιστη θερμική απόδοση των κινητήρων αυτοκινήτων έχει αυξηθεί μόνο σε περισσότερο από 40%. Αυτό είναι ήδη ένα αξιοσημείωτο επίτευγμα. Με την τρέχουσα τεχνολογία, η θερμική απόδοση του κινητήρα είναι κοντά στο όριο. Κάθε ποσοστιαία αύξηση είναι μια τεράστια τεχνολογική πρόοδος.
Ποιες είναι οι μέθοδοι για τη βελτίωση της θερμικής απόδοσης του κινητήρα;
1. Για τους βενζινοκινητήρες, η πιο άμεση μέθοδος είναι η αύξηση της σχέσης συμπίεσης του κινητήρα. Αυτός είναι επίσης ένας από τους κύριους λόγους για τους οποίους η θερμική απόδοση των κινητήρων ντίζελ είναι υψηλότερη από αυτή των βενζινοκινητήρων.
2. Μειώστε τη μηχανική αντίσταση τριβής χρησιμοποιώντας έμβολα χαμηλής τριβής, δακτυλίους εμβόλου χαμηλής ελαστικότητας και λιπαντικά καλύτερης απόδοσης.
3. Βελτιστοποιήστε το σύστημα τροφοδοσίας καυσίμου και υιοθετήστε υψηλότερη πίεση στον κύλινδρο άμεσο ψεκασμό κ.λπ.
4. Βελτιστοποιήστε τη σχεδίαση των διόδων εισαγωγής και εξαγωγής του συστήματος βαλβίδων και υιοθετήστε την τεχνολογία μεταβλητού χρονισμού και ανύψωσης βαλβίδων.
5. Βελτιστοποιήστε τη σχεδίαση του θαλάμου καύσης για να επιτρέψετε την πληρέστερη καύση καυσίμου.
6. Βελτιστοποιήστε τη σχεδίαση του κυλίνδρου και έχετε την κατάλληλη αναλογία διάτρησης προς διαδρομή.
7. Για κινητήρες ντίζελ, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν τεχνολογίες όπως η αύξηση του ρυθμού ψεκασμού, οι πολλαπλοί ψεκασμοί και η υψηλή πίεση εισαγωγής.
εικόνα
Η θερμική απόδοση του κινητήρα δεν είναι σταθερή
Η θερμική απόδοση του κινητήρα αλλάζει με τις αλλαγές στις συνθήκες λειτουργίας. Στις περισσότερες συνθήκες εργασίας, η θερμική απόδοση του κινητήρα είναι πολύ χαμηλή. Για παράδειγμα, στις πιο συνηθισμένες συνθήκες αστικής συμφόρησης, η θερμική απόδοση του κινητήρα είναι μόνο περίπου 20%. όταν οδηγείτε στον αυτοκινητόδρομο, η θερμική απόδοση μπορεί να φτάσει περίπου το 30%. Οι συνθήκες εργασίας με την υψηλότερη θερμική απόδοση είναι τα μεγάλα φορτία και οι χαμηλές ταχύτητες, όπως όταν οδηγεί αυτοκίνητο Όταν ανεβαίνουμε σε απότομη πλαγιά, το γκάζι του κινητήρα είναι πλήρως ανοιχτό και η αντίσταση εισαγωγής αέρα ελάχιστη. Αυτή τη στιγμή, οι στροφές του κινητήρα δεν είναι υψηλές και η μηχανική αντίσταση τριβής είναι μικρή. Η θερμική απόδοση αυτή τη στιγμή είναι σχετικά υψηλή.
Εάν ένας κινητήρας έχει υψηλή θερμική απόδοση, εξοικονομεί απαραίτητα καύσιμο;
Οχι απαραίτητα. Οι κινητήρες με υψηλότερη θερμική απόδοση είναι γενικά πιο προηγμένοι στην τεχνολογία και η οικονομία του ίδιου του κινητήρα είναι σίγουρα καλύτερη. Ωστόσο, η οικονομία του κινητήρα δεν είναι ίση με την οικονομία του αυτοκινήτου συνολικά. Η κατανάλωση καυσίμου του αυτοκινήτου δεν καθορίζεται μόνο από τον κινητήρα, αλλά και από πολλούς παράγοντες όπως το κιβώτιο ταχυτήτων, το πλαίσιο και το βάρος του αμαξώματος. Επομένως, δεν είναι όλα τα μοντέλα εξοπλισμένα με κινητήρες υψηλής θερμικής απόδοσης οικονομικά.
εικόνα
Από την εμφάνιση του κινητήρα εσωτερικής καύσης, ειδικά υπό την τάση εξοικονόμησης ενέργειας και μείωσης των εκπομπών, η βελτίωση της θερμικής απόδοσης έχει γίνει κορυφαία προτεραιότητα στην έρευνα και την ανάπτυξη. Παρόλο που υπάρχουν ήδη κινητήρες με θερμική απόδοση έως και 43% σε μοντέλα μαζικής παραγωγής, το υπόλοιπο σχεδόν 50% της θερμικής απόδοσης πρέπει ακόμη να διερευνηθεί. Αυτή είναι επίσης η σημασία της εντατικής έρευνας πολλών εταιρειών αυτοκινήτων για τους κινητήρες καυσίμου.
