Toplinska učinkovitost motora jedan je od važnih pokazatelja za ocjenu performansi motora. Što je veća toplinska učinkovitost motora, to je tehnologija naprednija. Dakle, što znači toplinska učinkovitost motora? Neka ga pogledaju svi, a posebno prijatelji koji će kupiti auto.
slika
Toplinska učinkovitost motora odnosi se na omjer topline efektivne snage motora i topline utrošenog goriva u jedinici vremena. Pojednostavljeno rečeno, to znači koliko se energije proizvedene nakon izgaranja goriva pretvara u pogonsku snagu automobila.
Toplinska učinkovitost se izračunava dijeljenjem stvarne iskorištene toplinske vrijednosti s toplinskom vrijednošću sadržanom u gorivu. Na primjer: jedna litra benzina će nakon potpunog izgaranja osloboditi 33580KJ topline, od čega 11000KJ motor pretvara u rad. Tada je toplinska učinkovitost ovog motora u ovom trenutku:
(11000÷33580)×100%=32.8%
Općenito govoreći, toplinska učinkovitost određenog motora u osnovi je fiksna od trenutka kada je projektiran do trenutka kada napusti tvornicu. Maksimalna toplinska učinkovitost benzinskih motora općenito je između 30% i 40%, a kod dizelskih motora nešto je viša, između 35% i 45%. Govoreći o ovome, neki bi se prijatelji mogli zapitati zašto toplinska učinkovitost nije 100%? Stvarnost je tako okrutna. Inženjerima motora izuzetno je teško povećati toplinsku učinkovitost za 1% na temelju 30% do 40%. Dakle, gdje odlazi preostalih 50-60% energije?
slika
Motor je stroj koji toplinsku energiju pretvara u mehaničku. Prema zakonima termodinamike toplinska energija se ne može 100% pretvoriti u druge oblike energije. U svim strojevima, trenje je neizbježno, a toplina koju troši otpor trenja ne može se eliminirati. Osim toga, motor mora održavati određenu temperaturu i volumen i ne može se neograničeno povećavati ili smanjivati, tako da je gubitak pri hlađenju neizbježan. U kombinaciji s drugim čimbenicima, kao što je nemogućnost potpunog izgaranja goriva, gubitak plina pumpe itd., toplinska učinkovitost motora ne može biti 100%.
Kada je motor rođen, maksimalna toplinska učinkovitost bila je manja od 20%. Nakon stotinu godina, kontinuiranim naporima generacija automobilskih inženjera, maksimalna toplinska učinkovitost automobilskih motora povećana je samo na više od 40%. Ovo je već izvanredno postignuće. S trenutnom tehnologijom, toplinska učinkovitost motora je blizu granice. Svaki postotak povećanja veliki je tehnološki napredak.
Koje su metode za poboljšanje toplinske učinkovitosti motora?
1. Za benzinske motore, najizravnija metoda je povećanje omjera kompresije motora. To je također jedan od glavnih razloga zašto je toplinska učinkovitost dizelskih motora veća od benzinskih motora.
2. Smanjite mehanički otpor trenja upotrebom klipova niskog trenja, klipnih prstenova niske elastičnosti i maziva s boljim učinkom.
3. Optimizirajte sustav opskrbe gorivom i usvojite izravno ubrizgavanje u cilindru s višim tlakom, itd.
4. Optimizirajte dizajn usisnih i ispušnih prolaza ventilskog sklopa i usvojite tehnologiju promjenjivog vremena ventila i podizanja.
5. Optimizirajte dizajn komore za izgaranje kako biste omogućili potpunije izgaranje goriva.
6. Optimizirati dizajn cilindra i imati odgovarajući omjer provrta i hoda;
7. Za dizelske motore također se mogu koristiti tehnologije kao što su povećanje brzine ubrizgavanja, višestruko ubrizgavanje i visoki usisni tlak.
slika
Toplinska učinkovitost motora nije konstantna
Toplinska učinkovitost motora mijenja se s promjenama radnih uvjeta. U većini radnih uvjeta toplinska učinkovitost motora je vrlo niska. Na primjer, u uvjetima najčešće gradske gužve, toplinska učinkovitost motora je samo oko 20%; kada vozite autocestom, toplinska učinkovitost može doseći oko 30%; radni uvjeti s najvećom toplinskom učinkovitošću su velika opterećenja i male brzine, kao na primjer kada automobil vozi. Kada se penje uz strmu padinu, prigušnica motora je potpuno otvorena i otpor usisnog zraka je minimalan. U ovom trenutku brzina motora nije velika, a mehanički otpor trenja je mali. Toplinska učinkovitost u ovom trenutku je relativno visoka.
Ako motor ima visoku toplinsku učinkovitost, štedi li nužno gorivo?
Nije nužno. Motori s većom toplinskom učinkovitošću su u pravilu tehnološki napredniji, a ekonomičnost samog motora je definitivno bolja. Međutim, ekonomičnost motora nije jednaka ekonomičnosti automobila u cjelini. Potrošnja goriva automobila nije određena samo motorom, već i mnogim čimbenicima kao što su mjenjač, šasija i težina tijela. Stoga nisu svi modeli opremljeni motorima s visokom toplinskom učinkovitošću štedljivi u potrošnji goriva.
slika
Od pojave motora s unutarnjim izgaranjem, posebno u skladu s trendom očuvanja energije i smanjenja emisije, poboljšanje toplinske učinkovitosti postalo je glavni prioritet u istraživanju i razvoju. Iako već postoje motori s toplinskom učinkovitošću od čak 43% u masovno proizvedenim modelima, preostalih gotovo 50% toplinske učinkovitosti tek treba istražiti. To je također značaj intenzivnih istraživanja mnogih automobilskih tvrtki o motorima na gorivo.
