Hiệu suất nhiệt động cơ là một trong những chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu suất động cơ. Hiệu suất nhiệt của động cơ càng cao thì công nghệ càng tiên tiến. Vậy hiệu suất nhiệt động cơ có nghĩa là gì? Hãy để mọi người, đặc biệt là những người bạn sắp mua xe xem qua.
hình ảnh
Hiệu suất nhiệt của động cơ đề cập đến tỷ lệ nhiệt lượng của công suất hiệu dụng của động cơ với nhiệt lượng nhiên liệu tiêu thụ trên một đơn vị thời gian. Nói một cách đơn giản, nó có nghĩa là bao nhiêu năng lượng sinh ra sau khi đốt nhiên liệu sẽ được chuyển hóa thành động năng của ô tô.
Hiệu suất nhiệt được tính bằng cách chia giá trị nhiệt thực tế được sử dụng cho giá trị nhiệt chứa trong nhiên liệu. Ví dụ: một lít xăng sau khi đốt cháy hoàn toàn sẽ tỏa ra nhiệt lượng 33580KJ, trong đó 11000KJ được động cơ chuyển thành công. Khi đó hiệu suất nhiệt của động cơ này lúc này là:
(11000÷33580)×100%=32.8%
Nói chung, hiệu suất nhiệt của một động cơ nhất định về cơ bản được cố định từ khi nó được thiết kế cho đến khi nó rời khỏi nhà máy. Hiệu suất nhiệt tối đa của động cơ xăng thường nằm trong khoảng từ 30% đến 40% và hiệu suất nhiệt tối đa của động cơ diesel cao hơn một chút, từ 35% đến 45%. Nói đến đây, một số bạn có thể hỏi, tại sao hiệu suất nhiệt không đạt 100%? Sự thật quá tàn khốc. Các kỹ sư động cơ rất khó có thể tăng hiệu suất nhiệt thêm 1% trên cơ sở 30% đến 40%. Vậy 50~60% năng lượng còn lại sẽ đi đâu?
hình ảnh
Động cơ là một cỗ máy chuyển đổi năng lượng nhiệt thành năng lượng cơ học. Theo định luật nhiệt động lực học, nhiệt năng không thể chuyển hóa 100% thành các dạng năng lượng khác. Trong tất cả các máy móc, ma sát là không thể tránh khỏi và không thể loại bỏ nhiệt tiêu thụ do lực cản ma sát. Ngoài ra, Động cơ phải duy trì nhiệt độ, âm lượng nhất định và không thể tăng giảm vô thời hạn nên việc mất mát là điều khó tránh khỏi. Cùng với các yếu tố khác, chẳng hạn như không thể đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu, thất thoát khí khi bơm, v.v., hiệu suất nhiệt của động cơ không thể đạt 100%.
Khi động cơ mới ra đời, hiệu suất nhiệt tối đa chỉ dưới 20%. Sau một trăm năm, với sự nỗ lực không ngừng của các thế hệ kỹ sư ô tô, hiệu suất nhiệt tối đa của động cơ ô tô chỉ được tăng lên hơn 40%. Đây đã là một thành tích đáng chú ý. Với công nghệ hiện nay, hiệu suất nhiệt của động cơ đã gần đạt đến giới hạn. Mỗi phần trăm tăng lên là một tiến bộ công nghệ to lớn.
Các phương pháp nâng cao hiệu suất nhiệt của động cơ là gì?
1. Đối với động cơ xăng, phương pháp trực tiếp nhất là tăng tỷ số nén động cơ. Đây cũng là một trong những nguyên nhân chính khiến hiệu suất nhiệt của động cơ diesel cao hơn động cơ xăng.
2. Giảm lực cản ma sát cơ học bằng cách sử dụng piston có độ ma sát thấp, vòng piston có độ đàn hồi thấp và chất bôi trơn hiệu suất tốt hơn.
3. Tối ưu hóa hệ thống cung cấp nhiên liệu và áp dụng hệ thống phun trực tiếp trong xi-lanh áp suất cao hơn, v.v.
4. Tối ưu hóa thiết kế đường nạp và xả của hệ thống van và áp dụng công nghệ nâng và điều chỉnh van biến thiên.
5. Tối ưu hóa thiết kế buồng đốt để nhiên liệu được đốt cháy hoàn toàn hơn.
6. Tối ưu hóa thiết kế xi lanh và có tỷ lệ lỗ khoan trên hành trình phù hợp;
7. Đối với động cơ diesel, cũng có thể sử dụng các công nghệ như tăng tốc độ phun, phun nhiều lần, áp suất nạp cao.
hình ảnh
Hiệu suất nhiệt động cơ không phải là hằng số
Hiệu suất nhiệt của động cơ thay đổi khi thay đổi điều kiện vận hành. Trong hầu hết các điều kiện làm việc, hiệu suất nhiệt của động cơ rất thấp. Ví dụ, trong điều kiện ùn tắc đô thị phổ biến nhất, hiệu suất nhiệt của động cơ chỉ đạt khoảng 20%; khi lái xe trên đường cao tốc, hiệu suất nhiệt có thể đạt khoảng 30%; Điều kiện làm việc có hiệu suất nhiệt cao nhất là tải trọng lớn và tốc độ thấp, chẳng hạn như khi ô tô đang lái xe. Khi leo dốc, bướm ga động cơ mở hoàn toàn và lực cản nạp khí ở mức tối thiểu. Lúc này tốc độ động cơ không cao, lực cản ma sát cơ học nhỏ. Hiệu suất nhiệt lúc này tương đối cao.
Nếu động cơ có hiệu suất nhiệt cao thì có nhất thiết phải tiết kiệm nhiên liệu không?
Không cần thiết. Động cơ có hiệu suất nhiệt cao hơn thường có công nghệ tiên tiến hơn và bản thân tính kinh tế của động cơ chắc chắn sẽ tốt hơn. Tuy nhiên, tính kinh tế của động cơ không bằng tính kinh tế của toàn bộ ô tô. Mức tiêu hao nhiên liệu của ô tô không chỉ được quyết định bởi động cơ mà còn bởi nhiều yếu tố như hộp số, khung gầm, trọng lượng thân xe. Vì vậy, không phải mẫu xe nào được trang bị động cơ có hiệu suất nhiệt cao đều tiết kiệm nhiên liệu.
hình ảnh
Kể từ khi động cơ đốt trong ra đời, đặc biệt là theo xu hướng tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải, việc nâng cao hiệu suất nhiệt đã trở thành ưu tiên hàng đầu trong nghiên cứu và phát triển. Mặc dù đã có những động cơ có hiệu suất nhiệt cao tới 43% trong các mẫu sản xuất hàng loạt, nhưng gần 50% hiệu suất nhiệt còn lại vẫn cần được khám phá. Đây cũng chính là ý nghĩa của việc nhiều hãng xe hơi nghiên cứu chuyên sâu về động cơ nhiên liệu.
