Toplotna efikasnost motora jedan je od važnih pokazatelja za procjenu performansi motora. Što je veća termička efikasnost motora, to je tehnologija naprednija. Dakle, šta znači termička efikasnost motora? Neka ga pogledaju svi, a posebno prijatelji koji se spremaju da kupe auto.
slika
Termička efikasnost motora se odnosi na omjer topline efektivne snage motora i topline goriva potrošenog u jedinici vremena. Pojednostavljeno, to znači koliko se energije proizvedene nakon sagorijevanja goriva pretvara u pokretačku snagu automobila.
Toplotna efikasnost se izračunava tako što se stvarna iskorišćena toplotna vrednost podeli sa toplotnom vrednošću sadržanom u gorivu. Na primjer: jedna litra benzina će nakon potpunog sagorijevanja osloboditi 33580KJ topline, od čega se 11000KJ pretvara u radni učinak motora. Tada je termička efikasnost ovog motora u ovom trenutku:
(11000÷33580)×100%=32.8%
Uopšteno govoreći, termička efikasnost određenog motora je u osnovi fiksna od trenutka kada je projektovan do trenutka kada izađe iz fabrike. Maksimalna toplotna efikasnost benzinskih motora je uglavnom između 30% i 40%, a dizel motora je nešto veća, između 35% i 45%. Govoreći o ovome, neki prijatelji će se možda pitati, zašto toplotna efikasnost nije 100%? Stvarnost je tako okrutna. Inženjerima motora je izuzetno teško povećati termičku efikasnost za 1% na bazi 30% do 40%. Dakle, gdje odlazi preostalih 50~60% energije?
slika
Motor je mašina koja pretvara toplotnu energiju u mehaničku energiju. Prema zakonima termodinamike, toplotna energija se ne može 100% pretvoriti u druge oblike energije. U svim mašinama, 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 povećavati ili smanjivati neograničeno, tako da je gubitak hlađenja neizbježan. Zajedno sa drugim faktorima, kao što su nemogućnost potpunog sagorevanja goriva, gubitak gasa pumpom, itd., termička efikasnost motora ne može biti 100%.
Kada je motor prvi put rođen, maksimalna termička efikasnost bila je manja od 20%. Nakon stotinu godina, uz kontinuirane napore generacija automobilskih inženjera, maksimalna termička efikasnost automobilskih motora povećana je samo na više od 40%. Ovo je već izvanredno dostignuće. Sa trenutnom tehnologijom, termička efikasnost motora je blizu granice. Svaki procenat povećanja je ogroman tehnološki napredak.
Koje su metode za poboljšanje termičke efikasnosti motora?
1. Za benzinske motore, najdirektnija metoda je povećanje omjera kompresije motora. Ovo je ujedno i jedan od glavnih razloga zašto je termička efikasnost dizel motora veća od one kod benzinskih motora.
2. Smanjite otpor mehaničkog trenja upotrebom klipova sa niskim trenjem, klipnih prstenova niske elastičnosti i maziva boljih performansi.
3. Optimizirajte sistem za dovod goriva i usvojite direktno ubrizgavanje u cilindru sa višim pritiskom itd.
4. Optimizirajte dizajn usisnih i izduvnih prolaza ventilskog mehanizma i usvojite varijabilno vrijeme ventila i tehnologiju podizanja.
5. Optimizirajte dizajn komore za sagorijevanje kako biste omogućili potpunije sagorijevanje goriva.
6. Optimizirati dizajn cilindra i imati odgovarajući omjer provrta i hoda;
7. Za dizel motore mogu se koristiti i tehnologije kao što su povećanje brzine ubrizgavanja, višestruko ubrizgavanje i visoki usisni pritisak.
slika
Toplotna efikasnost motora nije konstantna
Termička efikasnost motora mijenja se s promjenama radnih uvjeta. U većini radnih uslova, termička efikasnost motora je veoma niska. Na primjer, u najčešćim urbanim uslovima zagušenja, termička efikasnost motora je samo oko 20%; kada vozite autoputem, termička efikasnost može doseći oko 30%; Radni uslovi sa najvećom termičkom efikasnošću su velika opterećenja i male brzine, kao na primer kada se vozi automobil. Kada se penjete po strmoj padini, gas motora je potpuno otvoren, a otpor usisnog vazduha je minimalan. U ovom trenutku brzina motora nije velika, a otpor mehaničkog trenja je mali. Toplotna efikasnost u ovom trenutku je relativno visoka.
Ako motor ima visoku termičku efikasnost, da li on nužno štedi gorivo?
Nije nužno. Motori sa većom termičkom efikasnošću općenito su napredniji u tehnologiji, 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 faktorima kao što su mjenjač, šasija i težina tijela. Stoga nisu svi modeli opremljeni motorima s visokom termičkom efikasnošću štedljivi.
slika
Od pojave motora sa unutrašnjim sagorevanjem, posebno u okviru trenda uštede energije i smanjenja emisija, poboljšanje toplotne efikasnosti postalo je glavni prioritet u istraživanju i razvoju. Iako već postoje motori sa toplotnom efikasnošću od čak 43% u masovno proizvedenim modelima, preostalih skoro 50% toplotne efikasnosti još uvek treba da se istraži. To je i značaj intenzivnih istraživanja motora na gorivo od strane mnogih automobilskih kompanija.
