imatge
L'"eficiència tèrmica" és un tema que sempre es parla en els vehicles de combustible. Si voleu un alt rendiment, necessiteu una alta eficiència, i si voleu un baix consum de combustible, també necessiteu una alta eficiència. Però, fins a quin punt pot assolir l'eficiència tèrmica d'un motor de combustió interna?
L'estàndard més alt per als motors produïts en sèrie no supera el 45%. Actualment, el cicle Atkinson NA d'1,5 L de BYD té l'estàndard més alt del 43,02%. Els estàndards per a la majoria de motors són al voltant del 35%. L'eficiència tèrmica dels motors dièsel està entre el 35% i el 45%, que no és molt alta.
Hi ha alguna manera d'augmentar significativament l'eficiència tèrmica del motor? Si es pot augmentar a la meitat o fins i tot duplicar el nivell actual, com serà el futur dels vehicles de combustible?
imatge
L'eficiència tèrmica dels motors de combustió interna no pot ser elevada, la qual cosa és un fet molt indefens; els motors d'ultra alta eficiència tèrmica que encara es troben al laboratori són poc més del 50%, i els materials que utilitzen són "materials compostos ceràmics". Les anomenades ceràmiques aquí s'utilitzen per cremar El concepte de ceràmica per fer ampolles i pots és diferent. Aquest és un material nanocompost d'alt estàndard i el cost de fabricació és molt elevat.
I fins i tot l'eficiència tèrmica d'aquest motor ceràmic és només d'un 50%. Què limita l'eficiència tèrmica dels motors de combustió interna? ! Consulteu la imatge següent.
imatge
Pèrdues d'entrada i d'escapament, pèrdues de desgast, pèrdues de refrigeració i pèrdues d'adequació de la combustió, la més exagerada d'aquestes pèrdues és la "pèrdua de refrigeració"; Els anomenats motors de combustió interna o motors de combustió externa són "motors tèrmics" que depenen de l'energia calorífica generada per la combustió del combustible. , i després convertida en energia mecànica, és a dir, potència, mitjançant una estructura mecànica complexa.
La segona llei de la termodinàmica estableix que l'energia tèrmica es transferirà d'objectes d'alta temperatura a objectes de baixa temperatura. La temperatura de la flama de la combustió del combustible és molt alta. La gasolina pot arribar als 1200 graus i el dièsel pot arribar als 1800 graus. Es pot veure com d'exagerada és l'energia calorífica generada; i la temperatura del cos del motor És molt inferior a la temperatura de la flama, però el material del motor també té un límit. Si supera el llindar, es fon. Per tant, el material absorbirà una gran quantitat d'energia tèrmica, però no només absorbirà energia tèrmica, per la qual cosa es necessita un sistema de refrigeració.
imatge
El sistema de refrigeració es divideix en dues parts. Un és el ventilador electrònic extern i el flux d'aire que absorbeix l'energia tèrmica del cos des de l'exterior per refredar-lo. L'altre és el refrigerant anticongelant intern que absorbeix l'energia calorífica generada per la combustió i la refreda des de l'interior. Només així es pot evitar que els materials del motor es fonguin. Danys, però això també perdrà (absorbirà) una gran quantitat d'energia tèrmica, i la part que es pot convertir en potència es reduirà molt.
imatge
Per tant, si voleu millorar l'eficiència tèrmica del motor, el nucli és reduir la pèrdua de refrigeració. La manera de reduir-lo és augmentar el límit de resistència a la calor del material del motor. Actualment, sembla que els materials d'alt nivell que es poden seleccionar són extremadament limitats. Es poden considerar materials compostos nanoceràmics, però amb aquest material El cost de construir un motor seria ridícul.
Com a resultat, el motor de combustió interna ha entrat en un cicle infinit. El cost de fabricació dels motors de combustió interna d'alta eficiència és extremadament elevat i no hi ha possibilitat de popularització. L'eficiència tèrmica dels motors de combustió interna fets amb materials normals no pot ser alta, i els límits de potència i consum de combustible són molt baixos.
imatge
No és realista esperar millorar l'eficiència tèrmica dels motors de combustió interna tret que hi hagi un avenç en la ciència dels materials, però no hi haurà cap avenç. Per tant, només podem utilitzar altres tecnologies per crear motors d'alta eficiència dins de l'abast dels materials existents. La direcció per aconseguir una alta eficiència és "no cremar oli"!
Com els motors elèctrics.
L'entrada de corrent elèctric a l'enrotllament del motor a través de la bateria de potència forma un camp electromagnètic, que pot impulsar el rotor "repel·lent mútuament" els pols magnètics de l'imant permanent o els pols magnètics d'un altre conjunt de bobines; l'estructura pot ser molt simple, però el punt clau és el principi de conversió d'energia mecànica. Camp magnètic en comptes d'energia tèrmica, es resol el problema de les pèrdues de refrigeració. L'estructura electrònica és molt senzilla i la pèrdua de resistència mecànica també és extremadament baixa.
imatge
Per tant, el límit d'"eficiència tèrmica" del motor pot ser molt exagerat, i el motor síncron d'imants permanents estàndard ultra alt pot arribar al 97,5%! Aquesta és una alçada fora de l'abast dels motors de combustió interna. Els motors de CA asíncrons tenen pèrdues baixes en el rang d'alta velocitat. Si s'utilitzen semblances i diferències juntes, l'eficiència del sistema d'accionament elèctric serà molt ideal.
imatge
Els motors d'alta eficiència, d'alt rendiment i de baix consum energètic es poden construir amb materials normals. Sembla que ja no hi ha motius per molestar-se en estudiar motors de combustió interna; el que s'ha de trencar ara és el cost de fabricació de les bateries d'energia. Sempre que es puguin crear bateries d'alta densitat i de baix cost, les bateries de potència i els vehicles elèctrics poden substituir directament els vehicles de combustible;
Abans d'això, només calia utilitzar tecnologia híbrida endollable i tecnologia d'abast estès per permetre que el motor de combustió interna fes el paper de "generador" al vehicle. La màquina funcionaria a baixes velocitats i convertiria una petita quantitat d'energia elèctrica per satisfer els requisits de conducció normals del motor d'alta eficiència. Per als cotxes, aquest mode equival a fer que l'eficiència tèrmica del sistema d'accionament assoleixi uns estàndards extremadament alts, de manera que ja no cal preocupar-se pel motor de combustió interna.
