Tepelná účinnost: co to je, nafta vs. benzín a kolik má váš motor

Kompresní poměr motoru, tepelná účinnost

Jistě se mnozí diví, co to je tepelný výkon nebo tepelná účinnost, jak to lze vypočítat nebo kolik má motor vašeho vozidla. Všechny tyto pochybnosti jsou pochopitelné, protože na tom bude záviset účinnost motoru. Tedy schopnost přeměnit energii poskytovanou palivem na skutečný mechanický výkon.

Kromě toho, nezaměňovat s objemovou účinností motoru, což je poměr mezi vzduchem nasávaným do válce a objemem, který by mohl obsahovat podle přemístění stejného. To je další faktor, který přímo zasahuje do výkonu, a proto atmosférické motory při stejném objemu dosahují nižšího výkonu než přeplňované (turbo) motory.

Jaká je tepelná účinnost spalovacího motoru?

vnitřní spalování, čtyřtakt

La tepelná účinnost motoru je schopnost motoru přeměnit energii dodávanou palivem během spalování na mechanický výkon. Všichni konstruktéři doufají, že vytvoří motor se 100% účinností, protože to by bylo ideální. V praxi to však není možné, protože účinnost je omezena třením dílů, ztrátami ve formě tepla atd.

V pouličních autech, benzinové motory mají tepelný výkon nebo účinnost 30 %. To znamená, že 30 % energie poskytnuté benzínem je skutečně využito k výrobě elektřiny, zbytek je promarněn jako teplo.

V případě Dieselový motor, účinnost je o něco lepší, se 40 %, protože mají vyšší úroveň komprese. Proto jsou o něco účinnější než benzín, i když to také není příliš vysoké číslo.

Výpočet tepelné účinnosti nezahrnuje další ovlivňující faktory, jako jsou energetické ztráty čerpáním, problémy s ventily atd.

V současné době dosáhli zlepšení účinnosti značné díky hybridním systémům. Například tepelná účinnost ve formuli 1 je mnohem vyšší, díky příchodu motorů V6 Turbo s MGU-K a MGU-H. Konkrétně se zvýšil z 30 % konvenčních benzinových motorů na asi 50 %. To znamená, že se spotřebuje polovina energie poskytnuté palivem.

Tento konkrétní případ je důsledkem zahrnutí systémů, jako je např MGU-Knebo rekuperační brzda, schopná získávat energii z brzdění az MGU-H, který také využívá energii výfukových plynů.

Ideální, efektivní a maximální tepelný výkon

Tepelný výkon nebo tepelná účinnost, Carnot

V roce 1824 fyzik Francouzský Sadi Carnot, studovali tepelnou účinnost ideálního tepelného motoru jako funkci teploty mezi horkým a studeným zdrojem. To se v současnosti používá pro výpočet účinnosti nebo tepelného výkonu jakéhokoli tepelného motoru, ať už se jedná o tepelné čerpadlo, spalovací motor nebo chladicí systém. I když se v tomto článku zaměříme na spalovací motory, vzhledem k tématu AM.

Kromě toho existují tři typy tepelného výkonu Když mluvíš o motor s Ottovým nebo dieselovým cyklem:

  • Ideál: je definován jako poměr mezi množstvím energie přeměněné na užitečnou práci a množstvím dodané energie. Podle druhého termodynamického zákona nemůže žádný motor přeměnit veškerou svou energii na mechanickou práci. Proto v praxi neexistuje motor s ideální tepelnou účinností.
  • Hotovost: je skutečný tepelný výkon motoru.
  • Maximum: je maximální výkon typu motoru, například výše zmíněných 30 % a 40 % (přibližně) pro benzín a naftu. Jinými slovy, architektonická nebo omezující omezení typu tepelného stroje.

Tepelná účinnost nafty vs. benzín

Dieselový motor

Tepelná účinnost v motoru Ottoův cyklus (benzín) není stejný jako u motoru dieselový cyklus. Chovají se odlišně na termodynamické úrovni, což způsobuje, že mají rozdíly z hlediska účinnosti. Navíc alternativní 4taktní motor není totéž jako Wankelův motor atd.

Ottov cyklus

Ottov cyklus

v motoru Ottov cyklus, což odpovídá termodynamickým cyklům pro benzínové, etanolové nebo plynové motory, ať už se jedná o 2-taktní (1 otočení klikového hřídele) nebo 4-taktní (2 otáčky klikového hřídele). U těchto motorů existuje řada stupňů, jako je sání, komprese, spalování nebo zapalování, expanze a útěk.

U těchto motorů účinnost nebo tepelný výkon záleží na kompresní poměr, tedy mezi poměrem mezi maximálním a minimálním objemem spalovací komory. Čím vyšší je poměr, tím lepší je účinnost, i když k zamezení jevu známého jako detonace (samovznícení paliva před vznikem zapalovací svíčky) by byla zapotřebí také paliva s vysokým oktanovým číslem.

Stručně řečeno, průměrný tepelný výkon dobrého čtyřdobého motoru Otto je mezi 25 a 30%v závislosti na typu motoru a výrobci.

Dieselový cyklus

dieselový cyklus

toto dieselový cyklus také stanoví diagram tepelného chování pro 4-taktní nebo 2-taktní dieselový motor. V tomto případě existují určité zvláštnosti, ke kterým je třeba přičíst jeho vyšší kompresní poměr oproti benzínovým motorům. Proto se tepelná účinnost v tomto případě pohybuje od 30 do 45 %.

Jako zvědavost nejúčinnější dieselový motor na světě v tuto chvíli měří 5 metrů na výšku a 9 metrů na délku, s výkonem 13.142 XNUMX koní. Je to o Wärtsilä 31, vyráběný ve Finsku a určený pro námořní použití. Tento motor spotřebuje asi 38.8 tuny paliva za den, což se zdá být nehorázné, ale není to tolik, když mluvíme o tomto typu hmoty pro lodě...

Je možný 100% účinný tepelný motor?

účinnost nebo tepelný výkon 100 %, Carnot

Tato otázka se velmi opakuje a pravdou je, že není možné získat motor nebo stroj s a 100% výtěžek. to je jen teoretické. Dosáhnout dokonalého stroje by byl docela úspěch a snížilo by to spotřebu energie, ale to by znamenalo vytvořit motor tak účinný, že dokáže přeměnit veškerou energii paliva na pohyb.

Ale u skutečných motorů tomu tak není, protože mezi součástmi dochází ke tření, uniká teplo atd. S vylepšenými mazivy, novou architekturou motoru, vstřikovací technologie, Atd., účinnost se zlepšuje, ale těch 100% dosáhnout nelze.

A samozřejmě také není možné dosáhnout motoru s tepelnou účinností více než 100%, protože to by bylo jako říkat, že se získává nová energie, něco, co přímo porušuje první zákon termodynamiky.

Výpočet tepelné účinnosti

Rozžhavený motor Mercedes, tepelná účinnost

na vypočítat tepelnou účinnost nebo tepelný výkon motoru buď musí být použit Carnotův vzorec:

Tepelný výkon, vzorec

Kde Th je teplota horkého zdroje stroje, v tomto případě spalovacího motoru, a Tc je teplota studeného zdroje. Z toho tedy vyplývá, že pro dosažení větší účinnosti musí být teplota mezi horkou a studenou tekutinou co možná nejrozdílnější.

To je samozřejmě velmi obecné, a pokud chcete použít a Spalovací motor jako u aut, pak by vzorec měl vypadat takto:

vypočítat tepelnou účinnost motoru

V tomto případě W je vykonaná práce, Qc je horký zdroj nebo zdroj, Qf je studený zdroj, kterému motor předává teplo. Navíc, aby nebyl porušen zákon zachování energie, musí být splněno, že horké ohnisko se rovná práci přidané k teplu studeného ohniska. A vždy bude platit, že 0<η<1. Na druhou stranu by také mělo být jasné, že práce (W) se bude rovnat tepelnému příkonu mínus tepelný výkon.

Pamatujte, že teplota zde musí být převedena na ºK (přičtení 273 na stupně ºC), ºC nelze použít.

Dalším způsobem, jak vypočítat účinnost motoru, je znalost užitečný výkon a spotřebovaný výkon v kW. To je klíč kompresní poměr motoru, protože čím vyšší je, tím lepší je účinnost.

Por ejemplo, pokud máte jako tepelný příkon 200 J tepelné energie a motor zvládne 80 J práce, pak 80/200 = 0.4 (0.4 x 100 = 40% účinnost). Totéž by se stalo, kdyby se změřilo teplo výfukových plynů motoru, např. pokud energie vložená do motoru palivem je 200 J a je pozorován výfukový výkon 120 J, pak je vykonaná práce 80 J ( 200 -120) a účinnost je 40%, protože když vydělíte 120/200=0.6, což je energie, která se vyplýtvá, a proto se nepřemění na práci...


Sledujte nás ve Zprávách Google

Buďte první komentář

Zanechte svůj komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Povinné položky jsou označeny *

*

*

  1. Odpovědný za údaje: Miguel Ángel Gatón
  2. Účel údajů: Ovládací SPAM, správa komentářů.
  3. Legitimace: Váš souhlas
  4. Sdělování údajů: Údaje nebudou sděleny třetím osobám, s výjimkou zákonných povinností.
  5. Úložiště dat: Databáze hostovaná společností Occentus Networks (EU)
  6. Práva: Vaše údaje můžete kdykoli omezit, obnovit a odstranit.