Mindenki szereti azt gondolni, hogy minden csepp benzin (amiért jó árat fizet) közvetlenül hozzájárul a jármű mozgásához. Ha azonban belemélyedünk a termodinamika törvényeibe, azt látjuk a valóság egészen más. Bármely belső égésű motorban jelentős mennyiségű energia (és üzemanyag) megy kárba. Ez az, amit a termikus hatásfokegy olyan kifejezés, amely nem mindig nagyon világos, de megpróbáljuk megmagyarázni és a helyére tenni.
Nagy vonalakban azt mondhatnánk, hogy ez az a mérték, amely kiszámítja, hogy a kémiai energiából mennyi tárolódik az üzemanyagban. valójában mechanikus munkává válik mozgatni a kocsi kerekeit. Mert igen, az égés során elkerülhetetlen, hogy az egyes alkatrészek súrlódása mellett sok energia vész el maradékhőként. A gyártók már próbálja megtalálni a képletet növelni kell ezt a hatékonyságot, és ez már javult, de még mindig hosszú út áll előttünk.
Energiavesztés a motorban
Ahhoz, hogy jobban megértsük ezt a fogalmat, meg kell értenünk hogyan keletkeznek az energiaveszteségek belső égésű motorban. Kezdettől fogva látjuk, hogy az eredeti energia körülbelül egyharmada gyorsan távozik a kipufogócsövön gázok formájában. Egy másik harmada magán a motorblokkon keresztül oszlik el, kényszerítve a hűtőrendszert és a hűtőt, hogy a belső fémek végül megolvadjanak. Ezenkívül szükséges lenne hozzátenni a mechanikai súrlódási veszteségek.
Az olyan elemek, mint a dugattyúk, a főtengely és a szelepek, folyamatosan dörzsölődnek egymáshoz, ellopva a keletkező erő értékes százalékát. A valóság az, hogy egy hagyományos benzinmotorban alig az energia 25-30%-a az üzemanyag mozgássá alakul. Bár sok vezetőt meglep, ez azt jelenti, hogy a tankolt üzemanyag nagy része pazarlásba kerül. És mindez a fizika megszeghetetlen törvényei és az égés során keletkező hőmennyiség miatt.
| Energia célállomás | Hozzávetőleges százalék (hagyományos motor) |
| Hasznos mozgás (kerekek) | 25-30% |
| Kipufogógáz veszteségek | 30-35% |
| Veszteségek a hűtőrendszeren keresztül | 30-35% |
| Mechanikus súrlódás és tartozékok | 5-10% |
Mi a különbség a hatékonyságban
Ha ezeket a számokat papíron nézzük, úgy tűnhet, hogy a termikus hatásfok 30-40%-os növelése kisebb technikai előrelépés. Semmi sem állhat távolabb a valóságtól. A motormérnöki laboratóriumokban az egyetlen százalékpontos kaparás több éves szimulációt igényel, és okot ad az ünneplésre. Könnyen túllépjük a 40%-os határt, amely mérföldkő még néhány évvel ezelőtt szinte kizárólag a Forma-1-es motorok számára volt fenntartva, ma már az ipar nagy rögeszméje utcai autóihoz.
Ennek a technológiai karriernek két aspektusa van. Először is közvetlen hatása van a napi fogyasztói gazdaságbanhiszen egy hatékonyabb mechanikus blokk minden csepp üzemanyagból több kilométert von ki, csökkentve az átlagos fogyasztást. Másodszor, és a jelenlegi jogszabályi környezetben még kritikusabb, a környezeti hatás. Ha kevesebb tüzelőanyagot kell elégetni ugyanazon fizikai erőfeszítés elvégzéséhez, az a arányos és azonnali kibocsátáscsökkentést szén-dioxid.
Hogyan lehet elérni a maximális hőhatást
Érjen el olyan hőhatékonysági értékeket, amelyek megközelítik vagy meghaladják a 45%-ot a modern járművekben Egyszerű elektronikus beállítással nem érhető el. Teljesen újra kell találni a hajtóanyag levegőzésének és a keverék feldolgozásának módját. Az egyik leghatékonyabb és legelterjedtebb megoldás az Otto hagyományos égési ciklusainak módosítása volt, határozottan fogadva Atkinson vagy Miller ciklusok. Ezek a konfigurációk a szívószelepeket egy pillanatra nyitva tartják a kompressziós fázisban, csökkentve a dugattyúnak a keverék összenyomásához szükséges erőfeszítéseit, és több hasznos munkát tud kivonni a következő expanziós fázisban.
Ehhez a kifinomultsághoz járul a belső súrlódások elleni háború. A gyártók fejlett bevonatokat használjon szintetikus gyémánt a hengerfalakon, nagyon alacsony viszkozitású kenőanyagok és elektromos vízszivattyúk, amelyek csak akkor igényelnek energiát, ha feltétlenül szükséges. Továbbá a hőgazdálkodás milliméteres tudomány lett. Alaposan izoláljuk a kipufogócsatornák, hogy ne veszítsék el idő előtt a hőt, és a változtatható geometriájú turbófeltöltők segítik a korábban elpazarolt hőenergia nagy részének visszanyerését.
Döntő szerepe a hibridizáció korszakában
Azt gondolhattuk tévesen hogy a tisztán elektromos jármű térnyerésével nincs értelme folytatni a belső égésű motor tökéletesítését. De a meghajtási rendszerek fejlesztésére szakosodott vállalatok, mint például a Horse Powertrain, ennek az ellenkezőjét mutatják be a 44,2%-os hőhatékonyságot elérő motorokkal. A fenntartható mobilitás felé való átállás világszerte hosszú utat tesz meg. A a hibrid technológia égetést igényel a teljesítmény maximális kifejezése mellett, hogy hosszú távon valóban hatékony és tiszta alternatíva legyen.
Valójában pontosan az elektromos motorokkal való szövetség tette lehetővé a benzinmotorok hőhatékonyságának növelését történelmi szintre. Egy hagyományos autóban a hőmotornak naponta szembe kell néznie nagyon nem hatékony helyzetekmint például álló helyzetből való indulás, hirtelen kanyarodás vagy alapjáraton elégetett üzemanyag egy végtelen városi dugóban.
A hibrid sémán belül azonban a benzinblokkot úgy is meg lehet tervezni, hogy a maximális hatékonyságú „édes pontján” álló helyzetben működjön, a legigényesebb és rendszertelenebb feladatok delegálása az elektromos motorhoz. Ez a tökéletes műszaki szimbiózis az, ami garantálja, hogy a mérnökök továbbra is fáradhatatlanul küzdjenek minden tizedért, mert a modern autóipar igazi művészete soha nem pazarolja az energiát.
