slika
"Toplotna učinkovitost" je problem o kojem se uvijek raspravlja u vozilima na gorivo. Ako želite visoke performanse, potrebna vam je visoka učinkovitost, a ako želite nisku potrošnju goriva, također vam je potrebna visoka učinkovitost. Ali koliko visok standard može doseći toplinska učinkovitost motora s unutarnjim izgaranjem?
Najviši standard za motore masovne proizvodnje ne prelazi 45%. Trenutačno, BYD-ov 1.5L NA Atkinsonov ciklus ima najviši standard od 43,02%. Standardi za većinu motora su oko 35%. Toplinska učinkovitost dizelskih motora je u rasponu od 35% do 45%, što nije jako visoko.
Postoji li način da se značajno poveća toplinska učinkovitost motora? Ako se može povećati na polovicu ili čak udvostručiti trenutnu razinu, kako će izgledati budućnost vozila na gorivo?
slika
Toplinska učinkovitost motora s unutarnjim izgaranjem ne može biti visoka, što je vrlo bespomoćna činjenica; motori ultra-visoke toplinske učinkovitosti koji još uvijek leže u laboratoriju su nešto iznad 50%, a materijali koje koriste su "keramički kompozitni materijali". Takozvana keramika ovdje se koristi za pečenje Koncept keramike za izradu boca i staklenki je drugačiji. Ovo je nanokompozitni materijal visokog standarda, a trošak proizvodnje je vrlo visok.
Čak je i toplinska učinkovitost ovog keramičkog motora samo oko 50%. Što ograničava toplinsku učinkovitost motora s unutarnjim izgaranjem? ! Pogledajte sliku ispod.
slika
Gubici pri ulazu i ispuhu, gubici trošenjem, gubici pri hlađenju i gubici primjerenosti izgaranja, najpretjeraniji od tih gubitaka je "gubitak pri hlađenju"; takozvani motori s unutarnjim izgaranjem ili motori s vanjskim izgaranjem su "toplinski motori" koji se oslanjaju na toplinsku energiju koja nastaje izgaranjem goriva. , a zatim se kroz složenu mehaničku strukturu pretvara u mehaničku energiju, odnosno snagu.
Drugi zakon termodinamike kaže da će se toplinska energija prenositi s tijela na visokim temperaturama na objekte s niskim temperaturama. Temperatura plamena izgaranja goriva je vrlo visoka. Benzin može doseći 1200 stupnjeva, a dizel može doseći 1800 stupnjeva. Vidi se koliko je pretjerana proizvedena toplinska energija; i temperatura tijela motora Daleko je niža od temperature plamena, ali materijal motora također ima ograničenje. Ako prijeđe prag, otopit će se. Dakle, materijal će apsorbirati veliku količinu toplinske energije, ali ne može samo apsorbirati toplinsku energiju, pa je potreban sustav hlađenja.
slika
Sustav hlađenja je podijeljen u dva dijela. Jedan je vanjski elektronički ventilator i protok zraka koji apsorbira toplinsku energiju tijela izvana kako bi ga ohladio. Drugi je unutarnja rashladna tekućina protiv smrzavanja koja apsorbira toplinsku energiju generiranu izgaranjem i hladi je iznutra. Samo se na taj način može spriječiti topljenje materijala motora. Šteta, ali time će se također izgubiti (apsorbirati) velika količina toplinske energije, a dio koji se može pretvoriti u snagu bit će znatno smanjen.
slika
Dakle, ako želite poboljšati toplinsku učinkovitost motora, jezgra je smanjiti gubitak pri hlađenju. Način da se to smanji je povećanje granice otpornosti na toplinu materijala motora. Trenutno se čini da su visokostandardni materijali koji se mogu odabrati vrlo ograničeni. Nano-keramički kompozitni materijali mogu se uzeti u obzir, ali s ovim materijalom cijena izgradnje motora bila bi smiješna.
Kao rezultat toga, motor s unutarnjim izgaranjem je ušao u beskonačni ciklus. Troškovi proizvodnje visokoučinkovitih motora s unutarnjim izgaranjem su izuzetno visoki i nema mogućnosti popularizacije. Toplinska učinkovitost motora s unutarnjim izgaranjem izrađenih od običnih materijala ne može biti visoka, a granice snage i potrošnje goriva vrlo su niske.
slika
Nerealno je očekivati poboljšanje toplinske učinkovitosti motora s unutarnjim izgaranjem ako se ne dogodi napredak u znanosti o materijalima, ali neće biti pomaka. Stoga možemo koristiti samo druge tehnologije za stvaranje visokoučinkovitih motora u okviru postojećih materijala. Smjer za postizanje visoke učinkovitosti je "ne sagorijevanje ulja"!
Kao što su električni motori.
Ulazna električna struja u motor koji se namotava kroz naponsku bateriju tvori elektromagnetsko polje, koje može pokretati rotor "međusobnim odbijanjem" magnetskih polova trajnog magneta ili magnetskih polova drugog skupa zavojnica; struktura može biti vrlo jednostavna, ali ključna točka je princip pretvorbe mehaničke energije. Magnetsko polje umjesto toplinske energije, rješava problem gubitaka pri hlađenju. Elektronička struktura je vrlo jednostavna, a gubitak mehaničkog otpora također je izuzetno nizak.
slika
Stoga, granica "toplinske učinkovitosti" motora može biti jako pretjerana, a sinkroni motor s permanentnim magnetom ultravisokog standarda može doseći 97,5%! To je visina izvan dosega motora s unutarnjim izgaranjem. Asinkroni AC motori imaju male gubitke u području velikih brzina. Ako se sličnosti i razlike koriste zajedno, učinkovitost sustava električnog pogona bit će vrlo idealna.
slika
Motori visoke učinkovitosti, visokih performansi i niske potrošnje energije mogu se izraditi korištenjem običnih materijala. Čini se da više nema razloga za mučiti se proučavanjem motora s unutarnjim izgaranjem; ono što sada treba razriješiti je trošak proizvodnje baterija za napajanje. Sve dok se mogu stvoriti baterije visoke gustoće i niske cijene, Power baterije i električna vozila mogu izravno zamijeniti vozila na gorivo;
Prije toga bilo je potrebno samo koristiti plug-in hibridnu tehnologiju i tehnologiju produženog dometa kako bi se omogućilo motoru s unutarnjim izgaranjem da igra ulogu "generatora" u vozilu. Stroj bi radio pri malim brzinama i pretvarao malu količinu električne energije kako bi zadovoljio normalne zahtjeve vožnje visokoučinkovitog motora. Za automobile, ovaj način rada je ekvivalentan postizanju ekstremno visokih standarda toplinske učinkovitosti pogonskog sustava, tako da više nema potrebe brinuti o motoru s unutarnjim izgaranjem.
