L'eficiència tèrmica del motor és un dels indicadors importants per avaluar el rendiment del motor. Com més gran sigui l'eficiència tèrmica del motor, més avançada serà la tecnologia. Aleshores, què vol dir l'eficiència tèrmica del motor? Que tothom, especialment els amics que estan a punt de comprar un cotxe, hi faci una ullada.
imatge
L'eficiència tèrmica del motor es refereix a la relació entre la calor de la potència efectiva del motor i la calor del combustible consumit per unitat de temps. Per dir-ho simplement, vol dir quanta energia generada després de cremar combustible es converteix en la força motriu del cotxe.
L'eficiència tèrmica es calcula dividint el valor calorífic real utilitzat pel valor calorífic contingut en el combustible. Per exemple: un litre de gasolina alliberarà 33580KJ de calor després de la combustió completa, dels quals 11000KJ es converteixen en producció de treball pel motor. Aleshores, l'eficiència tèrmica d'aquest motor en aquest moment és:
(11000÷33580)×100%=32.8%
En termes generals, l'eficiència tèrmica d'un determinat motor es fixa bàsicament des del moment en què està dissenyat fins a la sortida de la fàbrica. L'eficiència tèrmica màxima dels motors de gasolina se situa generalment entre el 30% i el 40%, i la dels motors dièsel és lleugerament superior, entre el 35% i el 45%. Parlant d'això, alguns amics poden preguntar, per què l'eficiència tèrmica no és del 100%? La realitat és tan cruel. És extremadament difícil per als enginyers de motors augmentar l'eficiència tèrmica en un 1% sobre la base d'un 30% a un 40%. Llavors, on va el 50-60% restant de l'energia?
imatge
Un motor és una màquina que converteix l'energia tèrmica en energia mecànica. Segons les lleis de la termodinàmica, l'energia tèrmica no es pot convertir al 100% en altres formes d'energia. En tota la maquinària, la fricció és inevitable i la calor consumida per la resistència de fricció no es pot eliminar. A més, el motor ha de mantenir una determinada temperatura i volum i no pot augmentar ni disminuir indefinidament, de manera que la pèrdua de refrigeració és inevitable. Juntament amb altres factors, com la impossibilitat de la combustió completa del combustible, la pèrdua de gas de la bomba, etc., l'eficiència tèrmica del motor no pot ser del 100%.
Quan va néixer el motor, l'eficiència tèrmica màxima era inferior al 20%. Després de cent anys, amb els continus esforços de generacions d'enginyers d'automoció, l'eficiència tèrmica màxima dels motors d'automòbil només s'ha incrementat a més del 40%. Això ja és un èxit notable. Amb la tecnologia actual, l'eficiència tèrmica del motor s'acosta al límit. Cada augment percentual és un gran progrés tecnològic.
Quins són els mètodes per millorar l'eficiència tèrmica del motor?
1. Per als motors de gasolina, el mètode més directe és augmentar la relació de compressió del motor. Aquesta és també una de les principals raons per les quals l'eficiència tèrmica dels motors dièsel és superior a la dels motors de gasolina.
2. Reduïu la resistència a la fricció mecànica utilitzant pistons de baixa fricció, anells de pistons de baixa elasticitat i lubricants de millor rendiment.
3. Optimitzar el sistema de subministrament de combustible i adoptar una injecció directa al cilindre de major pressió, etc.
4. Optimitzar el disseny dels passos d'admissió i d'escapament del tren de vàlvules i adoptar la sincronització variable de les vàlvules i la tecnologia d'elevació.
5. Optimitzar el disseny de la cambra de combustió per permetre una combustió més completa del combustible.
6. Optimitzar el disseny del cilindre i tenir una relació entre el pas i la carrera adequada;
7. Per als motors dièsel, també es poden utilitzar tecnologies com augmentar la velocitat d'injecció, injeccions múltiples i alta pressió d'admissió.
imatge
L'eficiència tèrmica del motor no és constant
L'eficiència tèrmica del motor canvia amb els canvis en les condicions de funcionament. En la majoria de les condicions de treball, l'eficiència tèrmica del motor és molt baixa. Per exemple, en les condicions de congestió urbana més habituals, l'eficiència tèrmica del motor és només d'un 20%; quan es condueix per l'autopista, l'eficiència tèrmica pot arribar al voltant del 30%; les condicions de treball amb la màxima eficiència tèrmica són càrregues grans i velocitats baixes, com quan un cotxe es condueix Quan es puja un pendent pronunciat, l'accelerador del motor està totalment obert i la resistència a l'entrada d'aire és mínima. En aquest moment, la velocitat del motor no és alta i la resistència a la fricció mecànica és petita. L'eficiència tèrmica en aquest moment és relativament alta.
Si un motor té una alta eficiència tèrmica, estalvia necessàriament combustible?
No necessàriament. Els motors amb una major eficiència tèrmica són generalment més avançats en tecnologia, i l'economia del motor en si és definitivament millor. Tanmateix, l'economia del motor no és igual a l'economia del cotxe en el seu conjunt. El consum de combustible del cotxe no només està determinat pel motor, sinó també per molts factors com la caixa de canvis, el xassís i el pes corporal. Per tant, no tots els models equipats amb motors d'alta eficiència tèrmica són eficients en combustible.
imatge
Des de l'arribada del motor de combustió interna, especialment sota la tendència de conservació d'energia i reducció d'emissions, la millora de l'eficiència tèrmica s'ha convertit en una prioritat màxima en recerca i desenvolupament. Tot i que ja hi ha motors amb eficiència tèrmica de fins al 43% en models produïts en sèrie, encara s'ha d'explorar el gairebé 50% restant de l'eficiència tèrmica. Aquesta és també la importància de la recerca intensiva de moltes companyies automobilístiques sobre els motors de combustible.
