картина
«Теплова ефективність» - це питання, яке завжди обговорюється в транспортних засобах, що працюють на паливі. Якщо вам потрібна висока продуктивність, вам потрібна висока ефективність, а якщо ви хочете низьке споживання палива, вам також потрібна висока ефективність. Але якого стандарту може досягати теплова ефективність двигуна внутрішнього згоряння?
Найвищий стандарт для двигунів масового виробництва не перевищує 45%. Наразі 1,5-літровий цикл NA Atkinson BYD має найвищий стандарт 43,02%. Стандарти для більшості двигунів складають близько 35%. Термічний ККД дизельних двигунів знаходиться в діапазоні від 35% до 45%, що не дуже високо.
Чи є спосіб значно підвищити тепловий ККД двигуна? Якщо його вдасться збільшити вдвічі або навіть удвічі порівняно з нинішнім рівнем, як виглядатиме майбутнє паливних автомобілів?
картина
Тепловий ККД двигунів внутрішнього згоряння не може бути високим, що є дуже безпорадним фактом; двигуни з надвисоким тепловим ККД, які все ще лежать у лабораторії, становлять трохи більше 50%, а матеріали, які вони використовують, є «керамічними композитними матеріалами». Так звану кераміку тут використовують для випалювання Поняття кераміки для виготовлення пляшок і банок інше. Це нанокомпозитний матеріал високого стандарту, а вартість виробництва дуже висока.
І навіть тепловий ККД цього керамічного двигуна становить лише близько 50%. Що обмежує теплову ефективність двигунів внутрішнього згоряння? ! Зверніться до зображення нижче.
картина
Втрати на вході та вихлопі, втрати на знос, втрати на охолодження та втрати адекватності згоряння, найбільш перебільшеними з цих втрат є "втрати на охолодження"; так звані двигуни внутрішнього згоряння або двигуни зовнішнього згоряння — це «теплові двигуни», які використовують теплову енергію, що утворюється при спалюванні палива. , а потім перетворюється в механічну енергію, тобто потужність, через складну механічну структуру.
Другий закон термодинаміки стверджує, що теплова енергія буде передаватися від об’єктів з високою температурою до об’єктів з низькою температурою. Температура полум'я згоряння палива дуже висока. Бензин може досягати 1200 градусів, а дизель може досягати 1800 градусів. Можна побачити, наскільки перебільшена вироблена теплова енергія; температура корпусу двигуна набагато нижча за температуру полум’я, але матеріал двигуна також має обмеження. Якщо він перевищить поріг, він розтане. Таким чином, матеріал буде поглинати велику кількість теплової енергії, але він не може поглинати тільки теплову енергію, тому потрібна система охолодження.
картина
Система охолодження розділена на дві частини. Один із них – зовнішній електронний вентилятор і потік повітря, який поглинає теплову енергію тіла ззовні, щоб охолодити його. Інший — внутрішній антифриз, який поглинає теплову енергію, що утворюється в результаті згоряння, і охолоджує його зсередини. Тільки таким чином можна запобігти плавленню матеріалів двигуна. Пошкодження, але це також призведе до втрати (поглинання) великої кількості теплової енергії, а частина, яку можна перетворити на енергію, значно зменшиться.
картина
Отже, якщо ви хочете підвищити теплову ефективність двигуна, головне – зменшити втрати на охолодження. Спосіб її зниження полягає в підвищенні межі термостійкості матеріалу двигуна. Наразі здається, що високоякісні матеріали, які можна вибрати, надзвичайно обмежені. Можна розглядати нанокерамічні композитні матеріали, але з цим матеріалом вартість будівництва двигуна була б смішною.
В результаті двигун внутрішнього згоряння увійшов у нескінченний цикл. Собівартість виробництва високоефективних двигунів внутрішнього згоряння надзвичайно висока, і можливості популяризації відсутні. Тепловий ККД двигунів внутрішнього згоряння зі звичайних матеріалів не може бути високим, а межі потужності і витрати палива дуже низькими.
картина
Нереалістично очікувати покращення термічної ефективності двигунів внутрішнього згоряння, якщо не відбудеться прориву в матеріалознавстві, але прориву не буде. Тому ми можемо використовувати лише інші технології для створення високоефективних двигунів у межах існуючих матеріалів. Напрямок досягнення високої ефективності - «не спалювати масло»!
Такі як електродвигуни.
Електричний струм, що надходить до обмотки двигуна через акумуляторну батарею, утворює електромагнітне поле, яке може рухати ротор шляхом «взаємного відштовхування» магнітних полюсів постійного магніту або магнітних полюсів іншого набору котушок; структура може бути дуже простою, але ключовим моментом є принцип перетворення механічної енергії. Магнітне поле замість теплової енергії вирішує проблему втрат на охолодження. Електронна структура дуже проста, і втрати механічного опору також надзвичайно низькі.
картина
Таким чином, межа "термічної ефективності" двигуна може бути дуже перебільшеною, а ультрависокий стандарт синхронного двигуна з постійним магнітом може досягати 97,5%! Це висота, недосяжна для двигунів внутрішнього згоряння. Асинхронні двигуни змінного струму мають низькі втрати в діапазоні високих швидкостей. Якщо подібності та відмінності використовувати разом, ефективність системи електроприводу буде ідеальною.
картина
Високоефективні двигуни з високою продуктивністю та низьким енергоспоживанням можна створювати із звичайних матеріалів. Здається, що більше немає причин турбуватися про вивчення двигунів внутрішнього згоряння; що зараз потрібно розірвати, так це витрати на виробництво акумуляторів. Поки можуть бути створені батареї високої щільності та недорогі, електромобілі та електромобілі можуть безпосередньо замінити паливні транспортні засоби;
До цього для того, щоб двигун внутрішнього згоряння міг виконувати роль «генератора» в транспортному засобі, необхідно було лише використовувати гібридну технологію, що підключається до мережі, і технологію збільшеного запасу ходу. Машина працюватиме на низьких швидкостях і перетворюватиме невелику кількість електричної енергії, щоб задовольнити нормальні вимоги водіння високоефективного двигуна. Для автомобілів цей режим еквівалентний тому, що теплова ефективність системи приводу досягає надзвичайно високих стандартів, тому більше не потрібно турбуватися про двигун внутрішнього згоряння.
