Motor termal verimliliği, motor performansını değerlendirmek için önemli göstergelerden biridir. Motorun ısıl verimi ne kadar yüksek olursa teknoloji de o kadar gelişmiş olur. Peki motorun termal verimliliği ne anlama geliyor? Başta araba alacak arkadaşlar olmak üzere herkes bir göz atsın.
resim
Motorun ısıl verimi, motorun etkin gücünün ısısının birim zamanda tüketilen yakıtın ısısına oranını ifade eder. Basitçe ifade etmek gerekirse, yakıtın yanması sonucu ortaya çıkan enerjinin ne kadarının otomobilin itici gücüne dönüştüğü anlamına gelir.
Isıl verim, kullanılan gerçek ısı değerinin yakıtın içerdiği ısı değerine bölünmesiyle hesaplanır. Örneğin: bir litre benzin, tam yanma sonrasında 33580KJ ısı açığa çıkarır ve bunun 11000KJ'si motor tarafından işe dönüştürülür. O zaman bu motorun bu andaki ısıl verimi şöyledir:
(11000÷33580)×100%=32.8%
Genel olarak konuşursak, belirli bir motorun termal verimliliği, temel olarak tasarlandığı andan fabrikadan çıktığı ana kadar sabittir. Benzinli motorların maksimum ısıl verimliliği genellikle %30 ila %40 arasındadır ve dizel motorlarınki biraz daha yüksek olup %35 ila %45 arasındadır. Bundan bahsetmişken bazı arkadaşlar şunu sorabilir: Isıl verim neden %100 değil? Gerçek çok acımasız. Isıl verimi %30 ila %40 bazında %1 oranında artırmak motor mühendisleri için son derece zordur. Peki enerjinin geri kalan %50~60'ı nereye gidiyor?
resim
Motor, termal enerjiyi mekanik enerjiye dönüştüren bir makinedir. Termodinamik kanunlarına göre termal enerji %100 diğer enerji türlerine dönüştürülemez. Tüm makinelerde sürtünme kaçınılmazdır ve sürtünme direncinin tükettiği ısı ortadan kaldırılamaz. Ayrıca motorun belirli bir sıcaklık ve hacmi koruması gerekir ve süresiz olarak artıp azalamaz, dolayısıyla soğutma kaybı kaçınılmazdır. Yakıtın tamamen yanmasının imkansızlığı, pompa gazı kaybı vb. gibi diğer faktörlerle birleştiğinde motorun termal verimliliği %100 olamaz.
Motor ilk doğduğunda maksimum ısıl verim %20'nin altındaydı. Yüz yıl sonra, nesiller boyu otomotiv mühendislerinin sürekli çabaları sayesinde, otomobil motorlarının maksimum termal verimliliği yalnızca %40'ın üzerine çıkarıldı. Bu zaten dikkate değer bir başarıdır. Mevcut teknolojiyle motor ısıl verimliliği sınıra yakındır. Her yüzde artış büyük bir teknolojik ilerlemedir.
Motorun ısıl verimliliğini artırma yöntemleri nelerdir?
1. Benzinli motorlar için en doğrudan yöntem motor sıkıştırma oranını arttırmaktır. Bu aynı zamanda dizel motorların ısıl verimliliğinin benzinli motorlara göre daha yüksek olmasının ana nedenlerinden biridir.
2. Düşük sürtünmeli pistonlar, düşük elastikiyetli piston segmanları ve daha iyi performanslı yağlayıcılar kullanarak mekanik sürtünme direncini azaltın.
3. Yakıt besleme sistemini optimize edin ve daha yüksek basınçlı silindir içi direkt enjeksiyonu vb. benimseyin.
4. Valf mekanizmasının emme ve egzoz kanallarının tasarımını optimize edin ve değişken valf zamanlaması ve kaldırma teknolojisini benimseyin.
5. Yakıtın daha eksiksiz yanmasını sağlamak için yanma odası tasarımını optimize edin.
6. Silindir tasarımını optimize edin ve uygun bir delik-strok oranına sahip olun;
7. Dizel motorlar için enjeksiyon oranının arttırılması, çoklu enjeksiyon, yüksek emme basıncı gibi teknolojiler de kullanılabilir.
resim
Motorun termal verimliliği sabit değil
Motorun ısıl verimi, çalışma koşullarındaki değişikliklere göre değişir. Çoğu çalışma koşulunda motorun termal verimliliği çok düşüktür. Örneğin, en yaygın kentsel trafik sıkışıklığı koşullarında motorun termal verimliliği yalnızca %20 civarındadır; otoyolda sürerken termal verim yaklaşık% 30'a ulaşabilir; En yüksek termal verimliliğe sahip çalışma koşulları, büyük yükler ve düşük hızlardır; örneğin araba sürerken Dik bir yokuşa tırmanırken, motor gazı tamamen açıktır ve hava giriş direnci minimumdur. Şu anda motor devri yüksek değil ve mekanik sürtünme direnci küçük. Şu anda termal verimlilik nispeten yüksektir.
Bir motorun ısıl verimi yüksekse, mutlaka yakıt tasarrufu sağlar mı?
Şart değil. Daha yüksek termal verimliliğe sahip motorlar genellikle teknoloji açısından daha gelişmiştir ve motorun ekonomisi kesinlikle daha iyidir. Ancak motorun ekonomisi bir bütün olarak arabanın ekonomisine eşit değildir. Otomobilin yakıt tüketimini sadece motor değil aynı zamanda vites kutusu, şasi, gövde ağırlığı gibi birçok faktör de belirliyor. Bu nedenle, yüksek termal verimliliğe sahip motorlarla donatılmış modellerin tümü yakıt tasarruflu değildir.
resim
İçten yanmalı motorun ortaya çıkışından bu yana, özellikle enerji tasarrufu ve emisyon azaltma eğilimi altında, ısıl verimliliğin iyileştirilmesi, araştırma ve geliştirmede en önemli öncelik haline geldi. Seri üretilen modellerde halihazırda %43'e varan termal verimliliğe sahip motorlar mevcut olmasına rağmen, termal verimliliğin geri kalan yaklaşık %50'sinin hala araştırılması gerekmektedir. Bu aynı zamanda birçok otomobil şirketinin yakıt motorları üzerine yaptığı yoğun araştırmaların önemini de ortaya koyuyor.
