slika
"Termička efikasnost" je pitanje o kojem se uvijek raspravlja u vozilima na gorivo. Ako želite visoke performanse, potrebna vam je visoka efikasnost, a ako želite nisku potrošnju goriva, potrebna vam je i visoka efikasnost. Ali koliko visok standard može dostići termička efikasnost motora sa unutrašnjim sagorevanjem?
Najviši standard za motore serijske proizvodnje ne prelazi 45%. Trenutno, BYD-ov 1.5L NA Atkinsonov ciklus ima najviši standard od 43,02%. Standardi za većinu motora su oko 35%. Termička efikasnost dizel motora je u rasponu od 35% do 45%, što nije baš visoko.
Postoji li način da se značajno poveća termička efikasnost motora? Ako se može povećati na polovinu ili čak udvostručiti sadašnji nivo, kako će izgledati budućnost vozila na gorivo?
slika
Toplotna efikasnost motora sa unutrašnjim sagorevanjem ne može biti visoka, što je veoma bespomoćna činjenica; motori ultra visoke termičke efikasnosti koji još uvijek leže u laboratoriji su nešto više od 50%, a materijali koje koriste su "keramički kompozitni materijali". Takozvana keramika se ovdje koristi za spaljivanje. Koncept keramike za izradu boca i tegli je drugačiji. Ovo je nanokompozitni materijal visokog standarda, a cijena proizvodnje je vrlo visoka.
Čak je i termička efikasnost ovog keramičkog motora samo oko 50%. Šta ograničava termičku efikasnost motora sa unutrašnjim sagorevanjem? ! Pogledajte sliku ispod.
slika
Ulazni i izduvni gubici, gubici pri habanju, gubici hlađenja i gubici adekvatnosti sagorevanja, od ovih gubitaka najviše preuveličan je "gubitak hlađenja"; takozvani motori sa unutrašnjim sagorevanjem ili motori sa spoljnim sagorevanjem su "toplotni motori" koji se oslanjaju na toplotnu energiju proizvedenu sagorevanjem goriva. , a zatim se preko složene mehaničke strukture pretvara u mehaničku energiju, odnosno snagu.
Drugi zakon termodinamike kaže da će se toplotna energija prenositi sa objekata visoke temperature na objekte niske temperature. Temperatura plamena sagorevanja goriva je veoma visoka. Benzin može da dostigne 1200 stepeni, a dizel može da dostigne 1800 stepeni. Može se vidjeti koliko je preuveličana proizvedena toplotna energija; i temperatura tijela motora Daleko je niža od temperature plamena, ali materijal motora također ima ograničenje. Ako pređe prag, otopiće se. Stoga će materijal apsorbirati veliku količinu toplinske energije, ali ne može apsorbirati samo toplinsku energiju, pa je potreban sistem hlađenja.
slika
Sistem hlađenja je podeljen na dva dela. Jedan je vanjski elektronski ventilator i protok zraka koji apsorbira toplinsku energiju tijela izvana kako bi ga ohladio. Drugi je unutrašnji antifriz koji apsorbuje toplotnu energiju nastalu sagorevanjem i hladi je iznutra. Samo na taj način može se spriječiti topljenje materijala motora. Oštećenja, ali će se i time izgubiti (apsorbirati) velika količina toplotne energije, a dio koji se može pretvoriti u snagu bit će jako smanjen.
slika
Dakle, ako želite da poboljšate termičku efikasnost motora, jezgro je smanjiti gubitak hlađenja. Način da se to smanji je povećanje granice otpornosti na toplinu materijala motora. Trenutno se čini da su materijali visokog standarda koji se mogu odabrati izuzetno ograničeni. Nanokeramički kompozitni materijali se mogu uzeti u obzir, ali s ovim materijalom cijena izgradnje motora bi bila smiješna.
Kao rezultat toga, motor sa unutrašnjim sagorevanjem je ušao u beskonačan ciklus. Troškovi proizvodnje visokoefikasnih motora sa unutrašnjim sagorevanjem su izuzetno visoki i ne postoji mogućnost popularizacije. Termička efikasnost motora sa unutrašnjim sagorevanjem napravljenih od običnih materijala ne može biti visoka, a granice snage i potrošnje goriva su veoma niske.
slika
Nerealno je očekivati poboljšanje toplotne efikasnosti motora sa unutrašnjim sagorevanjem osim ako ne dođe do proboja u nauci o materijalima, ali neće biti proboja. Stoga možemo koristiti samo druge tehnologije za stvaranje visokoučinkovitih motora u okviru postojećih materijala. Pravac postizanja visoke efikasnosti je „ne sagorevati ulje“!
Kao što su električni motori.
Električna struja koja ulazi u namotaj motora kroz bateriju za napajanje formira elektromagnetno polje, koje može pokretati rotor "međusobno odbijajući" magnetne polove trajnog magneta ili magnetne polove drugog seta zavojnica; struktura može biti vrlo jednostavna, ali ključna stvar je princip pretvaranja mehaničke energije. Magnetnim poljem umjesto toplotne energije, riješen je problem gubitaka pri hlađenju. Elektronska struktura je vrlo jednostavna, a gubitak mehaničkog otpora je također izuzetno nizak.
slika
Stoga, granica "termalne efikasnosti" motora može biti jako pretjerana, a ultra-visoki standardni sinhroni motor s permanentnim magnetom može doseći 97,5%! Ovo je visina van domašaja motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Asinhroni AC motori imaju male gubitke u opsegu velikih brzina. Ako se sličnosti i razlike koriste zajedno, efikasnost sistema električnog pogona će biti vrlo idealna.
slika
Motori visoke efikasnosti, visokih performansi i niske potrošnje energije mogu se napraviti od običnih materijala. Čini se da više nema razloga zamarati se proučavanjem motora sa unutrašnjim sagorevanjem; ono što sada treba razbiti je cijena proizvodnje energetskih baterija. Sve dok se mogu stvoriti baterije visoke gustine i niske cijene, Power baterije i električna vozila mogu direktno zamijeniti vozila na gorivo;
Prije toga, bilo je potrebno samo koristiti plug-in hibridnu tehnologiju i tehnologiju proširenog dometa kako bi se omogućilo motoru s unutarnjim sagorijevanjem da igra ulogu "generatora" u vozilu. Mašina bi radila pri malim brzinama i pretvarala malu količinu električne energije kako bi zadovoljila normalne zahtjeve vožnje visokoefikasnog motora. Za automobile, ovaj režim je ekvivalentan tome da termička efikasnost pogonskog sistema dostigne izuzetno visoke standarde, tako da više nema potrebe da brinete o motoru sa unutrašnjim sagorevanjem.
