Топлотна ефикасност мотора је један од важних индикатора за процену перформанси мотора. Што је већа термичка ефикасност мотора, то је напреднија технологија. Дакле, шта значи термичка ефикасност мотора? Нека га погледају сви, а посебно пријатељи који спремају куповину аутомобила.
слика
Термичка ефикасност мотора се односи на однос топлоте ефективне снаге мотора и топлоте горива утрошеног у јединици времена. Поједностављено, то значи колико се енергије која се ствара након сагоревања горива претвара у покретачку снагу аутомобила.
Топлотна ефикасност се израчунава тако што се стварна искоришћена топлотна вредност подели са топлотном вредношћу садржаном у гориву. На пример: један литар бензина ће после потпуног сагоревања ослободити 33580КЈ топлоте, од чега се 11000КЈ претвара у радну снагу мотора. Тада је топлотна ефикасност овог мотора у овом тренутку:
(11000÷33580)×100%=32.8%
Уопштено говорећи, термичка ефикасност одређеног мотора је у основи фиксна од тренутка када је пројектован до тренутка када изађе из фабрике. Максимална топлотна ефикасност бензинских мотора је углавном између 30% и 40%, а дизел мотора је нешто већа, између 35% и 45%. Говорећи о овоме, неки пријатељи ће се можда питати, зашто топлотна ефикасност није 100%? Стварност је тако окрутна. Инжењерима мотора је изузетно тешко повећати термичку ефикасност за 1% на основу 30% до 40%. Дакле, где одлази преосталих 50~60% енергије?
слика
Мотор је машина која претвара топлотну енергију у механичку енергију. Према законима термодинамике, топлотна енергија се не може 100% претворити у друге облике енергије. У свим машинама, трење је неизбежно, а топлота коју троши отпор трења не може се елиминисати. Поред тога, мотор мора да одржава одређену температуру и запремину и не може да се повећава или смањује бесконачно, тако да је губитак хлађења неизбежан. Заједно са другим факторима, као што су немогућност потпуног сагоревања горива, губитак гаса пумпе, итд., термичка ефикасност мотора не може бити 100%.
Када је мотор први пут рођен, максимална топлотна ефикасност била је мања од 20%. После сто година, уз континуиране напоре генерација аутомобилских инжењера, максимална топлотна ефикасност аутомобилских мотора је повећана само на више од 40%. Ово је већ изузетно достигнуће. Са тренутном технологијом, термичка ефикасност мотора је близу границе. Сваки проценат повећања је огроман технолошки напредак.
Које су методе за побољшање топлотне ефикасности мотора?
1. За бензинске моторе, најдиректнији метод је повећање степена компресије мотора. Ово је такође један од главних разлога зашто је топлотна ефикасност дизел мотора већа од оне код бензинских мотора.
2. Смањите отпор механичког трења коришћењем клипова са ниским трењем, клипних прстенова ниске еластичности и мазива бољих перформанси.
3. Оптимизујте систем снабдевања горивом и усвојите директно убризгавање у цилиндру са вишим притиском итд.
4. Оптимизујте дизајн усисних и издувних пролаза вентилског механизма и усвојите променљиво време вентила и технологију подизања.
5. Оптимизујте дизајн коморе за сагоревање како бисте омогућили потпуније сагоревање горива.
6. Оптимизовати дизајн цилиндра и имати одговарајући однос проврта и хода;
7. За дизел моторе се такође могу користити технологије као што су повећање брзине убризгавања, вишеструко убризгавање и висок усисни притисак.
слика
Топлотна ефикасност мотора није константна
Термичка ефикасност мотора се мења са променом услова рада. У већини радних услова, топлотна ефикасност мотора је веома ниска. На пример, у најчешћим урбаним условима загушења, термичка ефикасност мотора је само око 20%; приликом вожње на аутопуту, топлотна ефикасност може достићи око 30%; Радни услови са највећом топлотном ефикасношћу су велика оптерећења и мале брзине, као што је када се вози аутомобил. Када се пење по стрмој стрмини, гас мотора је потпуно отворен и отпор усисног ваздуха је минималан. У овом тренутку, брзина мотора није велика, а отпор механичког трења је мали. Топлотна ефикасност у овом тренутку је релативно висока.
Ако мотор има високу термичку ефикасност, да ли он нужно штеди гориво?
Не нужно. Мотори са већом топлотном ефикасношћу су углавном напреднији у технологији, а економичност самог мотора је дефинитивно боља. Међутим, економичност мотора није једнака економичности аутомобила у целини. Потрошња горива аутомобила није одређена само мотором, већ и многим факторима као што су мењач, шасија и тежина тела. Због тога нису сви модели опремљени моторима са високом топлотном ефикасношћу штедљиви.
слика
Од појаве мотора са унутрашњим сагоревањем, посебно у оквиру тренда уштеде енергије и смањења емисија, побољшање топлотне ефикасности постало је главни приоритет у истраживању и развоју. Иако већ постоје мотори са топлотном ефикасношћу од чак 43% у серијским моделима, преосталих скоро 50% топлотне ефикасности тек треба да се истражи. Ово је такође значај интензивних истраживања о моторима на гориво које су спровеле многе аутомобилске компаније.
