billede
"Termisk effektivitet" er et spørgsmål, der altid diskuteres i brændstofkøretøjer. Hvis du vil have høj ydeevne, har du brug for høj effektivitet, og hvis du vil have lavt brændstofforbrug, skal du også have høj effektivitet. Men hvor høj en standard kan den termiske effektivitet af en forbrændingsmotor nå?
Den højeste standard for masseproducerede motorer overstiger ikke 45 %. På nuværende tidspunkt har BYD's 1,5L NA Atkinson-cyklus den højeste standard på 43,02%. Standarderne for de fleste motorer er omkring 35%. Den termiske virkningsgrad af dieselmotorer ligger i intervallet 35% til 45%, hvilket ikke er særlig højt.
Er der nogen måde at øge motorens termiske effektivitet markant? Hvis det kan øges til det halve eller endda fordoble det nuværende niveau, hvordan vil fremtiden for brændstofkøretøjer se ud?
billede
Den termiske effektivitet af forbrændingsmotorer kan ikke være høj, hvilket er en meget hjælpeløs kendsgerning; de motorer med ultrahøj termisk virkningsgrad, der stadig ligger i laboratoriet, er på lidt over 50%, og de materialer, de bruger, er "keramiske kompositmaterialer". Den såkaldte keramik her bruges til at brænde Konceptet med keramik til fremstilling af flasker og krukker er anderledes. Dette er et nanokompositmateriale af høj standard, og fremstillingsomkostningerne er meget høje.
Og selv den termiske effektivitet af denne keramiske motor er kun omkring 50%. Hvad begrænser den termiske effektivitet af forbrændingsmotorer? ! Se billedet nedenfor.
billede
Indløbs- og udstødningstab, slidtab, køletab og forbrændingstilstrækkelighedstab, det mest overdrevne af disse tab er "køletab"; såkaldte interne forbrændingsmotorer eller eksterne forbrændingsmotorer er "varmemotorer", der er afhængige af den varmeenergi, der genereres ved afbrænding af brændstof. , og derefter omdannet til mekanisk energi, det vil sige kraft, gennem en kompleks mekanisk struktur.
Termodynamikkens anden lov siger, at varmeenergi vil blive overført fra højtemperaturobjekter til lavtemperaturobjekter. Flammetemperaturen ved brændstofforbrænding er meget høj. Benzin kan nå 1200 grader og diesel kan nå 1800 grader. Det kan ses, hvor overdrevet den genererede varmeenergi er; og motorens kropstemperatur Den er langt lavere end flammetemperaturen, men motorens materiale har også en grænse. Hvis det overskrider tærsklen, vil det smelte. Derfor vil materialet optage en stor mængde varmeenergi, men det kan ikke kun optage varmeenergi, så der er behov for et kølesystem.
billede
Kølesystemet er opdelt i to dele. Den ene er den eksterne elektroniske ventilator og luftstrøm, der absorberer kroppens varmeenergi udefra for at køle den ned. Den anden er den interne frostvæske, der absorberer den varmeenergi, der genereres ved forbrænding, og køler den ned indefra. Kun på denne måde kan man forhindre, at motormaterialerne smelter. Skader, men dette vil også miste (optage) en stor mængde varmeenergi, og den del, der kan omdannes til strøm, vil blive kraftigt reduceret.
billede
Så hvis du vil forbedre motorens termiske effektivitet, er kernen at reducere køletabet. Måden at reducere det på er at øge motormaterialets varmemodstandsgrænse. På nuværende tidspunkt ser det ud til, at de højstandardmaterialer, der kan vælges, er ekstremt begrænsede. Nano-keramiske kompositmaterialer kan overvejes, men med dette materiale ville omkostningerne ved at bygge en motor være latterlige.
Som et resultat er forbrændingsmotoren gået ind i en uendelig cyklus. Fremstillingsomkostningerne for højeffektive forbrændingsmotorer er ekstremt høje, og der er ingen mulighed for popularisering. Den termiske effektivitet af forbrændingsmotorer lavet af almindelige materialer kan ikke være høj, og grænserne for effekt og brændstofforbrug er meget lave.
billede
Det er urealistisk at forvente at forbedre den termiske effektivitet af forbrændingsmotorer, medmindre der er et gennembrud inden for materialevidenskab, men der vil ikke være noget gennembrud. Derfor kan vi kun bruge andre teknologier til at skabe højeffektive motorer inden for rammerne af eksisterende materialer. Retningen for at opnå høj effektivitet er at "ikke brænde olie" !
Såsom elektriske motorer.
Den elektriske strøm, der tilføres motoren, der snor sig gennem strømbatteripakken, danner et elektromagnetisk felt, som kan drive rotoren ved at "gensidigt frastøde" de magnetiske poler på den permanente magnet eller de magnetiske poler i et andet sæt spoler; strukturen kan være meget enkel, men nøglepunktet er princippet om at konvertere mekanisk energi. Magnetisk felt i stedet for termisk energi er problemet med køletab løst. Den elektroniske struktur er meget enkel, og det mekaniske modstandstab er også ekstremt lavt.
billede
Derfor kan motorens "termiske effektivitet"-grænse være meget overdrevet, og den ultrahøje standard permanentmagnet synkronmotor kan nå 97,5%! Dette er en højde uden for rækkevidde af forbrændingsmotorer. Asynkrone AC-motorer har lave tab i højhastighedsområdet. Hvis ligheder og forskelle bruges sammen, vil effektiviteten af det elektriske drivsystem være meget ideel.
billede
Højeffektive, højtydende og lavt energiforbrugende motorer kan bygges ved hjælp af almindelige materialer. Det lader til, at der ikke længere er nogen grund til at studere forbrændingsmotorer; hvad der skal brydes nu er produktionsomkostningerne for strømbatterier. Så længe højdensitets- og lavprisbatterier kan skabes, kan Power-batterier og elektriske køretøjer direkte erstatte brændstofkøretøjer;
Før dette var det kun nødvendigt at bruge plug-in hybrid teknologi og udvidet rækkevidde teknologi for at lade forbrændingsmotoren spille rollen som en "generator" i køretøjet. Maskinen ville køre ved lave hastigheder og konvertere en lille mængde elektrisk energi for at opfylde de normale kørselskrav for højeffektiv motor. For biler svarer denne tilstand til at få den termiske effektivitet af drivsystemet til at nå ekstremt høje standarder, så der er ingen grund til at bekymre sig om forbrændingsmotoren længere.
