Termisk effektivitet: hvad er det, diesel vs. benzin, og hvor meget har din motor

Kompressionsforhold af en motor, termisk effektivitet

Sikkert mange spekulerer på, hvad er det af termisk ydeevne eller termisk effektivitet, hvordan det kan beregnes, eller hvor meget dit køretøjs motor har. Alle disse tvivl er forståelige, da effektiviteten af ​​en motor vil afhænge af den. Det vil sige evnen til at omdanne energien fra brændstoffet til reel mekanisk ydeevne.

Endvidere ikke at forveksle med volumetrisk effektivitet af en motor, som er forholdet mellem den luft, der suges ind i cylinderen, og det volumen, den kunne indeholde ifølge forskydning af samme. Dette er en anden faktor, der direkte griber ind i kraften, hvorfor naturligt aspirerede motorer med samme kapacitet opnår mindre effekt end superladede (turbo)motorer.

Hvad er den termiske effektivitet af en forbrændingsmotor?

intern forbrænding, firetakts

La termisk effektivitet af en motor er en motors evne til at omdanne energien tilført af brændstoffet under forbrændingen til mekanisk ydeevne. Alle designere håber at skabe en motor med 100 % effektivitet, da det ville være ideelt. Dette er dog i praksis ikke muligt, da effektiviteten hæmmes af delenes friktion, tabet i form af varme mv.

I gadebiler, benzinmotorer har en termisk ydeevne eller effektivitet på 30 %. Det betyder, at 30% af energien fra benzin faktisk bruges til at generere strøm, resten går til spilde som varme.

I tilfælde af Dieselmotor, er effektiviteten noget bedre med 40%, da de har et højere kompressionsniveau. Derfor er de noget mere effektive end benzin, selvom det heller ikke er et for højt tal.

Beregningen af ​​den termiske virkningsgrad omfatter ikke andre påvirkningsfaktorer, såsom energitab ved pumpning, ventilproblemer mv.

I øjeblikket har de opnået effektivitetsforbedringer betydeligt takket være hybridsystemer. For eksempel den termiske effektivitet i Formel 1 er det meget højere, takket være ankomsten af ​​V6 Turbo-motorer med MGU-K og MGU-H. Konkret er det steget fra 30% af konventionelle benzinmotorer, til omkring 50 %. Det betyder, at halvdelen af ​​energien fra brændstoffet bruges.

Dette særlige tilfælde er en konsekvens af inddragelsen af ​​systemer som f.eks MGU-K, eller regenerativ bremse, der er i stand til at opnå energi fra bremsning, og fra MGU-H, som også udnytter energien fra udstødningsgasserne.

Ideel, effektiv og maksimal termisk ydeevne

Termisk ydeevne eller termisk effektivitet, Carnot

I 1824 blev fysikeren franske Sadi Carnot, undersøgte den termiske effektivitet af en ideel varmemotor som funktion af temperaturen mellem de varme og kolde kilder. Dette bruges i øjeblikket til at beregne effektiviteten eller den termiske ydeevne af enhver varmemotor, hvad enten det er en varmepumpe, en forbrændingsmotor eller et kølesystem. Selvom vi i denne artikel vil fokusere på forbrændingsmotorer, givet AM-temaet.

Derudover er der tre typer termisk ydeevne Når du taler om en Otto- eller Diesel-motor:

  • Ideal: defineres som forholdet mellem mængden af ​​energi omdannet til nyttigt arbejde og mængden af ​​tilført energi. Ifølge termodynamikkens anden lov kan ingen motor omdanne al sin energi til mekanisk arbejde. Derfor er der i praksis ingen motor med en ideel termisk effektivitet.
  • Kontanter: er den faktiske termiske ydeevne af en motor.
  • maksimal: er den maksimale ydelse af en motortype, for eksempel de 30 % og 40 % (ca.) nævnt ovenfor for benzin og diesel. Med andre ord de arkitektoniske eller begrænsende begrænsninger af en type termisk maskine.

Diesel termisk effektivitet vs. benzin

Dieselmotor

Den termiske effektivitet i en motor Otto cyklus (benzin) er ikke det samme som en motor diesel cyklus. De opfører sig forskelligt på et termodynamisk niveau, og det får dem til at have forskelle med hensyn til effektivitet. Derudover er en alternativ 4-taktsmotor ikke det samme som en Wankelmotor mv.

Otto cykler

Otto cykler

i en motor af Otto cykler, som svarer til termodynamiske cyklusser for benzin-, ethanol- eller gasmotorer, uanset om de er 2-takts (1 krumtapakselomdrejning) eller 4-takts (2 krumtapakselomdrejninger). I disse motorer er der en række trin såsom indsugning, kompression, forbrænding eller antændelse, udvidelse og flugt.

I disse motorer, effektiviteten eller termisk ydeevne afhænger af kompressions forholddet vil sige mellem forholdet mellem det maksimale og minimale volumen af ​​forbrændingskammeret. Jo højere forholdet er, jo bedre er effektiviteten, selvom højoktanbrændstoffer også ville være nødvendige for at undgå et fænomen kendt som detonation (selvantændelse af brændstoffet før tændrøret opstår).

Kort sagt er den gennemsnitlige termiske ydeevne for en god 4-takts Otto-motor mellem 25 og 30%, afhængigt af motortypen og producenten.

Diesel cyklus

diesel cyklus

dette diesel cyklus den etablerer også det termiske adfærdsdiagram for en 4-takts eller 2-takts dieselmotor. I dette tilfælde er der nogle særlige forhold, som skal tilføjes dets højere kompressionsforhold sammenlignet med benzinmotorer. Derfor varierer den termiske effektivitet i dette tilfælde fra 30 til 45%.

Som en nysgerrighed, den mest effektive dieselmotor i verden i øjeblikket måler den 5 meter høj og 9 meter lang, med 13.142 hestekræfter. Det handler om Wärtsilä 31, fremstillet i Finland og beregnet til flådebrug. Denne motor bruger omkring 38.8 tons brændstof om dagen, noget der virker skandaløst, men det er ikke så meget, når man taler om denne type masse til både...

Er en 100 % effektiv varmemotor mulig?

effektivitet eller termisk ydeevne 100%, Carnot

Dette spørgsmål er meget tilbagevendende, og sandheden er, at det ikke er muligt at få en motor eller maskine med en 100% udbytte. det er bare teoretisk. At opnå en perfekt maskine ville være noget af en præstation og ville reducere energiforbruget, men det ville betyde at skabe en motor så effektiv, at den kan omdanne al brændstoffets energi til bevægelse.

Men det er ikke tilfældet i rigtige motorer, da der er friktion mellem delene, varmen der slipper ud osv. Med forbedrede smøremidler, nye motorarkitekturer, injektionsteknologierOsv. effektiviteten forbedres, men det er umuligt at nå de 100%.

Og det er selvfølgelig heller ikke muligt at opnå en motor med en termisk virkningsgrad større end 100%, da det ville være som at sige, at der opnås ny energi, noget der direkte bryder termodynamikkens første lov.

Beregning af termisk effektivitet

Rødglødende Mercedes-motor, termisk effektivitet

til beregne en motors termiske effektivitet eller termiske ydeevne enten skal Carnot-formlen anvendes:

Termisk ydeevne, formel

Hvor Th er temperaturen på maskinens varme kilde, i dette tilfælde forbrændingsmotoren, og Tc er temperaturen på den kolde kilde. Derfor følger det, at for at opnå større effektivitet skal temperaturen mellem den varme og kolde væske være så forskellig som muligt.

Dette er naturligvis meget generisk, og hvis du vil ansøge om en Forbrændingsmotor som for biler, så skal formlen være sådan her:

beregne motorens termiske effektivitet

I dette tilfælde er W det udførte arbejde, Qc er den varme kilde eller kilde, Qf er den kolde kilde, som motoren afgiver varme til. For at loven om bevarelse af energi ikke bliver overtrådt, skal det desuden være opfyldt, at det varme fokus er lig med det arbejde, der tilføres varmen fra det kolde fokus. Og det vil altid være sandt, at 0<η<1. På den anden side bør det også være klart, at arbejdet (W) vil være lig med varmetilførslen minus varmeydelsen.

Husk at temperaturen her skal omregnes til ºK (tillægges 273 til grader ºC), ºC kan ikke bruges.

En anden måde at beregne effektiviteten af ​​en motor på er at kende nyttig effekt og den effekt, der forbruges i kW. Dette er nøglen motorens kompressionsforhold, da jo højere den er, jo bedre effektivitet.

Ved ejemplo, hvis du har 200 J termisk energi som varmetilførsel, og motoren kan udføre 80 J arbejde, så er 80/200 = 0.4 (0.4 x 100 = 40 % effektivitet). Det samme ville ske, hvis varmen fra motorens udstødning måles, for eksempel hvis energien til motoren er 200 J af brændstoffet, og der observeres en udstødningseffekt på 120 J, så er det udførte arbejde 80 J ( 200 -120) og virkningsgraden er 40%, da hvis man deler 120/200=0.6, som er den energi, der går til spilde og derfor ikke omdannes til arbejde...


Følg os på Google Nyheder

Vær den første til at kommentere

Efterlad din kommentar

Din e-mailadresse vil ikke blive offentliggjort. Obligatoriske felter er markeret med *

*

*

  1. Ansvarlig for dataene: Miguel Ángel Gatón
  2. Formålet med dataene: Control SPAM, management af kommentarer.
  3. Legitimering: Dit samtykke
  4. Kommunikation af dataene: Dataene vil ikke blive kommunikeret til tredjemand, undtagen ved juridisk forpligtelse.
  5. Datalagring: Database hostet af Occentus Networks (EU)
  6. Rettigheder: Du kan til enhver tid begrænse, gendanne og slette dine oplysninger.