Сигурно се многи питају шта је то од топлотне перформансе или термичка ефикасност, како се може израчунати или колико има мотор вашег возила. Све ове сумње су разумљиве, јер ће од тога зависити ефикасност мотора. То јест, способност трансформације енергије коју даје гориво у стварне механичке перформансе.
Поред тога, не треба мешати са волуметријском ефикасношћу мотора, што је однос између ваздуха усисаног у цилиндар и запремине коју би могао да садржи према цилиндрада истог. Ово је још један фактор који директно интервенише у снази, због чега атмосферски мотори, са једнаким капацитетом, постижу мању снагу од компресорских (турбо) мотора.
Колика је топлотна ефикасност мотора са унутрашњим сагоревањем?
La termička efikasnost мотора је способност мотора да трансформише енергију коју добија гориво током сагоревања у механичке перформансе. Сви дизајнери се надају да ће створити мотор са 100% ефикасности, јер би то било идеално. Међутим, у пракси то није могуће, пошто је ефикасност отежана трењем делова, губитком у виду топлоте итд.
У уличним колима, бензински мотори имају термичке перформансе или ефикасност од 30%. То значи да се 30% енергије коју обезбеђује бензин заправо користи за производњу енергије, а остатак се троши као топлота.
У случају Дизел мотор, ефикасност је нешто боља, са 40%, пошто имају већи степен компресије. Због тога су нешто ефикаснији од бензина, мада ни то није превелика цифра.
Тренутно су постигли побољшања ефикасности значајно захваљујући хибридним системима. На пример, топлотна ефикасност у Формули 1 је много већи, захваљујући доласку В6 Турбо мотора са МГУ-К и МГУ-Х. Конкретно, порастао је са 30% конвенционалних бензинских мотора на око 50%. То значи да се користи половина енергије коју даје гориво.
Овај конкретан случај је последица укључивања система као што су МГУ-К, или регенеративна кочница, способна да добије енергију од кочења и од МГУ-Х, који такође користи енергију издувних гасова.
Идеалне, ефективне и максималне термичке перформансе
Године 1824. физичар Француски Сади Царнот, проучавао термичку ефикасност идеалног топлотног мотора као функцију температуре између топлог и хладног извора. Ово се тренутно примењује за израчунавање ефикасности или термичких перформанси било ког топлотног мотора, било да је топлотна пумпа, мотор са унутрашњим сагоревањем или систем за хлађење. Иако ћемо се у овом чланку фокусирати на моторе са унутрашњим сагоревањем, с обзиром на тему АМ.
Поред тога, постоје три врсте термичких перформанси Када говорите о Ото или дизел мотор циклуса:
- Идеалан: дефинише се као однос између количине енергије претворене у користан рад и количине енергије која се испоручује. Према другом закону термодинамике, ниједан мотор не може да претвори сву своју енергију у механички рад. Дакле, у пракси не постоји мотор са идеалном топлотном ефикасношћу.
- Готовина: је стварна термичка перформанса мотора.
- Максимум: је максимални учинак типа мотора, на пример 30% и 40% (приближно) поменутих горе за бензин и дизел. Другим речима, архитектонска или ограничавајућа ограничења типа термичке машине.
Топлотна ефикасност дизела вс. бензина
Термичка ефикасност у мотору Отто циклус (бензин) није исто што и мотор дизел циклус. Они се различито понашају на термодинамичком нивоу, а то узрокује да имају разлике у погледу ефикасности. Поред тога, алтернативни 4-тактни мотор није исто што и Ванкел мотор, итд.
Ото циклус
у мотору од Ото циклус, што одговара термодинамичким циклусима за бензинске, етанолне или гасне моторе, било да су 2-тактни (1 обрт радилице) или 4-тактни (2 обртаја радилице). У овим моторима постоји низ фаза као што су усис, компресија, сагоревања или паљења, ширење и бекство.
Код ових мотора, ефикасност или термичке перформансе зависи од Однос компресије, односно између односа између максималне и минималне запремине коморе за сагоревање. Што је већи однос, то је боља ефикасност, иако би била потребна и високооктанска горива да би се избегао феномен познат као детонација (самозапаљење горива пре него што дође до свећице).
Укратко, просечне топлотне перформансе доброг 4-тактног Отто мотора су између 25 и 30%, у зависности од типа мотора и произвођача.
Дизелски циклус
ово дизел циклус такође успоставља дијаграм термичког понашања за 4-тактни или 2-тактни дизел мотор. У овом случају постоје неке специфичности, којима се мора додати и већи степен компресије у односу на бензинске моторе. Стога се топлотна ефикасност у овом случају креће од 30 до 45%.
Као радозналост, најефикаснији дизел мотор на свету тренутно је висок 5 метара и дугачак 9 метара, са 13.142 коњске снаге. Ради се о Вартсила 31, произведен у Финској и намењен за поморску употребу. Овај мотор троши око 38.8 тона горива дневно, нешто што делује нечувено, али није толико када се говори о овој врсти масе за чамце...
Да ли је могућ 100% ефикасан топлотни мотор?
Ово питање се врло често понавља, а истина је да није могуће набавити мотор или машину са а 100% принос. то је само теоретски. Постизање савршене машине било би прилично достигнуће и смањило би потрошњу енергије, али то би значило стварање мотора тако ефикасног да може да трансформише сву енергију горива у кретање.
Али то није случај, у стварним моторима, јер постоји трење између делова, топлота која излази итд. Са побољшаним мазивима, новом архитектуром мотора, технологије убризгавања, Итд, ефикасност се побољшава, али је немогуће доћи до тих 100%.
И, наравно, такође није могуће постићи мотор са топлотном ефикасношћу веће од 100%, пошто би то било као да кажемо да се добија нова енергија, нешто што директно крши први закон термодинамике.
Прорачун топлотне ефикасности
у израчунати термичку ефикасност или термичке перформансе мотора било да се мора применити Карноова формула:
Где је Тх температура топлог извора машине, у овом случају мотора са унутрашњим сагоревањем, а Тц температура извора хладног. Дакле, следи да би се постигла већа ефикасност, температура између топлог и хладног флуида мора бити што је могуће више различита.
Ово је очигледно веома опште, и ако желите да се примените на а мотор де цомбустион интерна као код аутомобила, онда формула треба да буде овако:
У овом случају, В је обављени рад, Кц је топли извор или извор, Кф је хладни извор коме мотор одаје топлоту. Осим тога, да се не би прекршио закон одржања енергије, мора се испунити да је врући фокус једнак раду који се додаје топлоти хладног жаришта. И увек ће бити тачно да је 0<η<1. С друге стране, такође треба да буде јасно да ће рад (В) бити једнак уложеној топлоти минус излазној топлоти.
Други начин да се израчуна ефикасност мотора је познавање корисна снага и потрошена снага у кВ. Ово је кључ степен компресије мотора, пошто што је већа, то је боља ефикасност.
По ејемпло, ако имате 200 Ј топлотне енергије као унос топлоте, а мотор може да обави 80 Ј рада, онда је 80/200 = 0.4 (0.4 к 100 = 40% ефикасности). Иста ствар би се десила ако се мери топлота издувних гасова мотора, на пример, ако је енергија коју гориво уноси у мотор 200 Ј и посматра се излаз издувних гасова од 120 Ј, тада је обављен рад 80 Ј ( 200 -120) а ефикасност је 40%, пошто ако поделите 120/200=0.6, то је енергија која се троши и самим тим се не претвара у рад...