확실히 많은 사람들은 그것이 무엇인지 궁금해합니다. 열 성능 또는 열 효율, 계산 방법 또는 차량 엔진의 양. 엔진의 효율성이 그것에 달려 있기 때문에 이러한 모든 의심은 이해할 수 있습니다. 즉, 연료가 제공하는 에너지를 실제 기계적 성능으로 변환하는 능력입니다.
또한, 체적 효율과 혼동하지 말 것 실린더로 흡입된 공기와 실린더가 수용할 수 있는 부피 사이의 비율인 엔진의 실린 드라 다 동일한의. 이것은 동력에 직접적으로 개입하는 또 다른 요소입니다. 이것이 동일한 용량의 자연 흡기 엔진이 과급(터보) 엔진보다 적은 동력을 얻는 이유입니다.
내연기관의 열효율은 얼마인가?
La 열효율 엔진의 성능은 연소 중에 연료가 공급하는 에너지를 기계적 성능으로 변환하는 엔진의 능력입니다. 모든 설계자는 100% 효율의 엔진을 만드는 것이 이상적이기를 희망합니다. 그러나 실제로는 부품의 마찰, 열 형태의 손실 등으로 효율성이 저하되기 때문에 불가능합니다.
길거리 자동차에서는 가솔린 엔진 열 성능 또는 효율이 30%입니다. 즉, 가솔린이 제공하는 에너지의 30%는 실제로 전력을 생산하는 데 사용되고 나머지는 열로 낭비됩니다.
의 경우 디젤 엔진, 효율성은 40%로 다소 더 좋습니다. 압축 수준이 더 높기 때문입니다. 따라서 너무 높은 수치는 아니지만 가솔린보다 다소 효율적입니다.
현재, 그들은 달성 효율성 향상 하이브리드 시스템 덕분입니다. 예를 들어 열효율 포뮬러 1에서는 훨씬 더 높습니다., MGU-K 및 MGU-H가 탑재된 V6 터보 엔진의 출시 덕분입니다. 특히, 기존 가솔린 엔진의 30%에서 약 50%. 즉, 연료가 제공하는 에너지의 절반이 사용됩니다.
이 특별한 경우는 다음과 같은 시스템이 포함된 결과입니다. MGU-K, 또는 제동에서 에너지를 얻을 수 있는 회생 제동 및 MGU-H, 또한 배기 가스의 에너지를 활용합니다.
이상적이고 효과적인 최대 열 성능
1824년 물리학자 프랑스 사디 카르노, 뜨거운 소스와 차가운 소스 사이의 온도의 함수로 이상적인 열 기관의 열 효율을 연구했습니다. 이것은 현재 열 펌프, 연소 기관 또는 냉각 시스템에 관계없이 모든 열 기관의 효율 또는 열 성능을 계산하는 데 적용됩니다. 이 기사에서는 AM을 주제로 연소 엔진에 초점을 맞출 것입니다.
또한 세 가지 유형의 열 성능 에 대해 이야기할 때 오토 또는 디젤 사이클 엔진:
- 이상: 유용한 일로 변환된 에너지의 양과 공급된 에너지의 양 사이의 비율로 정의됩니다. 열역학 제XNUMX법칙에 따르면 어떤 엔진도 모든 에너지를 기계적 일로 변환할 수 없습니다. 따라서 실제로 이상적인 열 효율을 가진 모터는 없습니다.
- 현금: 는 모터의 실제 열 성능입니다.
- 최고: 는 엔진 유형의 최대 성능입니다. 예를 들어 위에서 언급한 가솔린 및 디젤의 경우 30% 및 40%(대략)입니다. 즉, 열 기계 유형의 구조적 또는 제한적 제한입니다.
디젤 열효율 대 가솔린
모터의 열효율 오토 사이클(가솔린) 모터의 그것과 같지 않다 디젤 사이클. 그것들은 열역학적 수준에서 다르게 행동하며, 이로 인해 효율성 측면에서 차이가 발생합니다. 또한 대체 4 행정 엔진은 Wankel 엔진과 동일하지 않습니다.
오토 사이클
의 엔진에서 오토 사이클, 2행정(크랭크축 1회전)이든 4행정(크랭크축 2회전)이든 가솔린, 에탄올 또는 가스 엔진의 열역학적 사이클에 해당합니다. 이 엔진에는 흡기, 압축, 연소 또는 점화, 확장 및 탈출.
이러한 모터에서 효율 또는 열 성능 에 달려있다 압축비, 즉 연소실의 최대 부피와 최소 부피 사이의 비율입니다. 비율이 높을수록 효율성이 향상되지만 폭발(스파크 플러그가 발생하기 전 연료의 자체 점화)으로 알려진 현상을 피하기 위해 높은 옥탄가 연료도 필요합니다.
요컨대, 우수한 4행정 오토 엔진의 평균 열 성능은 다음과 같습니다. 25 및 30 %, 엔진 유형 및 제조업체에 따라 다릅니다.
디젤 사이클
이 디젤 사이클 또한 4행정 또는 2행정 디젤 엔진의 열 거동도를 설정합니다. 이 경우 가솔린 엔진에 비해 높은 압축비를 추가해야 하는 몇 가지 특수성이 있습니다. 따라서이 경우 열효율은 30 ~ 45 %입니다.
호기심으로 세계에서 가장 효율적인 디젤 엔진 현재 높이 5미터, 길이 9미터, 13.142마력을 자랑합니다. 그것은 관하여 Wärtsilä 31, 핀란드에서 제조되어 해군용으로 제작되었습니다. 이 엔진은 하루에 약 38.8톤의 연료를 소비합니다. 이는 터무니없는 것처럼 보이지만 보트의 이러한 유형의 질량에 대해 이야기하면 그리 많지 않습니다...
100% 효율의 열기관이 가능합니까?
이 질문은 매우 자주 발생하며, 사실 모터나 기계를 100% 수율. 그것은 단지 이론적인. 완벽한 기계를 달성하는 것은 상당한 성과이고 에너지 소비를 줄일 수 있지만, 이는 연료의 모든 에너지를 운동으로 변환할 수 있는 매우 효율적인 엔진을 만드는 것을 의미합니다.
그러나 실제 엔진에서는 부품 간의 마찰, 빠져나가는 열 등이 있기 때문에 그렇지 않습니다. 향상된 윤활제, 새로운 엔진 아키텍처, 사출 기술등, 효율성이 향상되고 있습니다하지만 그 100%에 도달하는 것은 불가능합니다.
그리고 물론 열효율이 좋은 모터도 실현할 수 없다. 100 % 이상, 그것은 새로운 에너지를 얻는다는 것과 같기 때문에 열역학 제XNUMX법칙을 직접적으로 위반하는 것입니다.
열효율 계산
에 모터의 열 효율 또는 열 성능 계산 어느 쪽이든 Carnot 공식을 적용해야 합니다.
여기서 Th는 기계의 고온 소스(이 경우 내연 기관)의 온도이고 Tc는 저온 소스의 온도입니다. 따라서 효율성을 높이려면 뜨거운 유체와 차가운 유체 사이의 온도가 가능한 한 달라야 합니다.
이것은 분명히 매우 일반적이며 적용하려는 경우 내부 연소 엔진 자동차의 경우와 같이 공식은 다음과 같아야 합니다.
이 경우 W는 완료된 작업, Qc는 뜨거운 소스 또는 소스, Qf는 엔진이 열을 발산하는 차가운 소스입니다. 또한, 에너지 보존 법칙에 위배되지 않도록 하기 위해서는 핫 포커스가 콜드 포커스의 열에 가해진 일과 같아야 합니다. 그리고 0<η<1인 것은 항상 사실입니다. 반면에 일(W)은 입력 열에서 출력을 뺀 값과 같다는 것도 분명해야 합니다.
모터의 효율을 계산하는 또 다른 방법은 유용한 전력 및 소비 전력(kW). 이것이 핵심이다 엔진 압축비, 높을수록 효율이 좋습니다.
로 ejemplo, 열 입력으로 200J의 열 에너지가 있고 모터가 80J의 작업을 수행할 수 있는 경우 80/200 = 0.4(0.4 x 100 = 40% 효율)입니다. 예를 들어, 엔진에 가해지는 에너지가 연료에 의해 200J이고 배기가스 출력이 120J인 경우, 한 일은 80J( 200J -120)이고 효율성은 40%입니다. 120/200=0.6으로 나누면 낭비되는 에너지이므로 일로 변환되지 않기 때문입니다...