Motorens termiske effektivitet er en af de vigtige indikatorer til evaluering af motorens ydeevne. Jo højere motorens termiske effektivitet, jo mere avanceret teknologi. Så hvad betyder motorens termiske effektivitet? Lad alle, især venner, der er ved at købe en bil, tage et kig på den.
billede
Motorens termiske effektivitet refererer til forholdet mellem varmen fra motorens effektive effekt og varmen fra det brændstof, der forbruges pr. tidsenhed. For at sige det enkelt betyder det, hvor meget energi, der genereres efter afbrænding af brændstof, omdannes til bilens drivkraft.
Termisk virkningsgrad beregnes ved at dividere den faktiske udnyttede varmeværdi med varmeværdien i brændslet. For eksempel: En liter benzin vil frigive 33580KJ varme efter fuldstændig forbrænding, hvoraf 11000KJ omdannes til arbejdsydelse af motoren. Så er den termiske effektivitet af denne motor på dette tidspunkt:
(11000÷33580)×100%=32.8%
Generelt set er den termiske virkningsgrad af en bestemt motor som udgangspunkt fastsat fra det tidspunkt, den er designet, til den forlader fabrikken. Den maksimale termiske virkningsgrad for benzinmotorer er generelt mellem 30 % og 40 %, og den for dieselmotorer er lidt højere, mellem 35 % og 45 %. Når vi taler om dette, kan nogle venner spørge, hvorfor den termiske effektivitet ikke er 100%? Virkeligheden er så grusom. Det er ekstremt vanskeligt for motoringeniører at øge den termiske effektivitet med 1 % på basis af 30 % til 40 %. Så hvor bliver de resterende 50~60% af energien af?
billede
En motor er en maskine, der omdanner termisk energi til mekanisk energi. Ifølge termodynamikkens love kan termisk energi ikke omdannes 100 % til andre energiformer. I alt maskineri er friktion uundgåelig, og den varme, der forbruges af friktionsmodstanden, kan ikke elimineres. Derudover skal motoren opretholde en vis temperatur og volumen og kan ikke stige eller falde i det uendelige, så køletab er uundgåeligt. Sammen med andre faktorer, såsom umuligheden af fuldstændig forbrænding af brændstoffet, pumpegastab osv., kan motorens termiske effektivitet ikke være 100%.
Da motoren blev født første gang, var den maksimale termiske effektivitet mindre end 20%. Efter hundrede år, med den fortsatte indsats fra generationer af bilingeniører, er den maksimale termiske effektivitet af bilmotorer kun blevet øget til mere end 40%. Dette er allerede en bemærkelsesværdig præstation. Med den nuværende teknologi er motorens termiske effektivitet tæt på grænsen. Hver stigning i procent er et enormt teknologisk fremskridt.
Hvad er metoderne til at forbedre motorens termiske effektivitet?
1. For benzinmotorer er den mest direkte metode at øge motorens kompressionsforhold. Dette er også en af hovedårsagerne til, at dieselmotorers termiske effektivitet er højere end benzinmotorers.
2. Reducer den mekaniske friktionsmodstand ved at bruge lavfriktionsstempler, stempelringe med lav elasticitet og smøremidler med bedre ydeevne.
3. Optimer brændstofforsyningssystemet og indtag direkte indsprøjtning i cylinderen med højere tryk osv.
4. Optimer designet af ventilens indsugnings- og udstødningspassager og anvend variabel ventiltiming og løfteteknologi.
5. Optimer forbrændingskammerets design for at tillade en mere fuldstændig brændstofforbrænding.
6. Optimer cylinderdesignet og få et passende boring-til-slag-forhold;
7. Til dieselmotorer kan teknologier som at øge indsprøjtningshastigheden, flere indsprøjtninger og højt indsugningstryk også bruges.
billede
Motorens termiske effektivitet er ikke konstant
Motorens termiske effektivitet ændres med ændringer i driftsforholdene. Under de fleste arbejdsforhold er motorens termiske effektivitet meget lav. For eksempel er motorens termiske virkningsgrad i de mest almindelige byforhold kun omkring 20 %; når du kører på motorvejen, kan den termiske effektivitet nå op på omkring 30%; arbejdsforholdene med den højeste termiske virkningsgrad er store belastninger og lave hastigheder, som når en bil kører. Når man bestiger en stejl skråning, er motorgashåndtaget helt åbent, og luftindsugningsmodstanden er minimal. På dette tidspunkt er motorhastigheden ikke høj, og den mekaniske friktionsmodstand er lille. Den termiske effektivitet på dette tidspunkt er relativt høj.
Hvis en motor har høj termisk effektivitet, sparer den så nødvendigvis brændstof?
Ikke nødvendigvis. Motorer med højere termisk effektivitet er generelt mere avancerede inden for teknologi, og økonomien i selve motoren er bestemt bedre. Motorens økonomi er dog ikke lig med bilens økonomi som helhed. Bilens brændstofforbrug bestemmes ikke kun af motoren, men også af mange faktorer såsom gearkasse, chassis og kropsvægt. Derfor er ikke alle modeller udstyret med motorer med høj termisk effektivitet brændstoføkonomiske.
billede
Siden fremkomsten af forbrændingsmotoren, især under tendensen til energibesparelse og emissionsreduktion, er forbedring af termisk effektivitet blevet en topprioritet inden for forskning og udvikling. Selvom der allerede er motorer med termisk effektivitet helt op til 43 % i masseproducerede modeller, skal de resterende næsten 50 % af den termiske effektivitet stadig undersøges. Dette er også betydningen af mange bilfirmaers intensive forskning i brændstofmotorer.
