A eficiência térmica do motor é um dos indicadores importantes para avaliar o desempenho do motor. Quanto maior a eficiência térmica do motor, mais avançada é a tecnologia. Então, o que significa eficiência térmica do motor? Deixe que todos, principalmente os amigos que estão prestes a comprar um carro, dêem uma olhada.
foto
A eficiência térmica do motor refere-se à relação entre o calor da potência efetiva do motor e o calor do combustível consumido por unidade de tempo. Simplificando, significa quanta energia gerada após a queima do combustível é convertida na força motriz do carro.
A eficiência térmica é calculada dividindo o valor calorífico real utilizado pelo valor calorífico contido no combustível. Por exemplo: um litro de gasolina irá liberar 33.580 KJ de calor após a combustão completa, dos quais 11.000 KJ são convertidos em trabalho pelo motor. Então a eficiência térmica deste motor neste momento é:
(11000÷33580)×100%=32.8%
De modo geral, a eficiência térmica de um determinado motor é basicamente fixada desde o momento em que é projetado até o momento em que sai da fábrica. A eficiência térmica máxima dos motores a gasolina está geralmente entre 30% e 40%, e a dos motores diesel é ligeiramente superior, entre 35% e 45%. Falando nisso, alguns amigos podem perguntar: por que a eficiência térmica não é de 100%? A realidade é tão cruel. É extremamente difícil para os engenheiros de motores aumentar a eficiência térmica em 1% com base em 30% a 40%. Então, para onde vão os 50~60% restantes da energia?
foto
Um motor é uma máquina que converte energia térmica em energia mecânica. De acordo com as leis da termodinâmica, a energia térmica não pode ser 100% convertida em outras formas de energia. Em todas as máquinas, o atrito é inevitável e o calor consumido pela resistência ao atrito não pode ser eliminado. Além disso, o motor deve manter uma certa temperatura e volume e não pode aumentar ou diminuir indefinidamente, portanto a perda de resfriamento é inevitável. Aliado a outros fatores, como impossibilidade de combustão completa do combustível, perda de gás na bomba, etc., a eficiência térmica do motor não pode ser de 100%.
Quando o motor nasceu, a eficiência térmica máxima era inferior a 20%. Depois de cem anos, com os esforços contínuos de gerações de engenheiros automotivos, a eficiência térmica máxima dos motores de automóveis só aumentou para mais de 40%. Isto já é uma conquista notável. Com a tecnologia atual, a eficiência térmica do motor está próxima do limite. Cada aumento percentual é um enorme progresso tecnológico.
Quais são os métodos para melhorar a eficiência térmica do motor?
1. Para motores a gasolina, o método mais direto é aumentar a taxa de compressão do motor. Esta é também uma das principais razões pelas quais a eficiência térmica dos motores diesel é superior à dos motores a gasolina.
2. Reduza a resistência ao atrito mecânico usando pistões de baixo atrito, anéis de pistão de baixa elasticidade e lubrificantes de melhor desempenho.
3. Otimize o sistema de abastecimento de combustível e adote injeção direta no cilindro de alta pressão, etc.
4. Otimize o projeto das passagens de admissão e exaustão do trem de válvulas e adote temporização de válvula variável e tecnologia de elevação.
5. Otimize o design da câmara de combustão para permitir uma combustão de combustível mais completa.
6. Otimize o projeto do cilindro e tenha uma relação diâmetro-curso adequada;
7. Para motores diesel, também podem ser utilizadas tecnologias como aumento da taxa de injeção, múltiplas injeções e alta pressão de admissão.
foto
A eficiência térmica do motor não é constante
A eficiência térmica do motor muda com as mudanças nas condições de operação. Na maioria das condições de trabalho, a eficiência térmica do motor é muito baixa. Por exemplo, nas condições mais comuns de congestionamento urbano, a eficiência térmica do motor é de apenas cerca de 20%; ao dirigir em rodovia, a eficiência térmica pode chegar a cerca de 30%; as condições de trabalho com maior eficiência térmica são grandes cargas e baixas velocidades, como quando um carro está em movimento. Ao subir uma encosta íngreme, o acelerador do motor está totalmente aberto e a resistência à entrada de ar é mínima. Neste momento, a rotação do motor não é alta e a resistência ao atrito mecânico é pequena. A eficiência térmica neste momento é relativamente alta.
Se um motor tiver alta eficiência térmica, isso necessariamente economiza combustível?
Não necessariamente. Motores com maior eficiência térmica são geralmente mais avançados em tecnologia e a economia do motor em si é definitivamente melhor. Porém, a economia do motor não é igual à economia do carro como um todo. O consumo de combustível do carro não é determinado apenas pelo motor, mas também por muitos fatores, como caixa de câmbio, chassi e peso corporal. Portanto, nem todos os modelos equipados com motores com alta eficiência térmica são eficientes em termos de combustível.
foto
Desde o advento do motor de combustão interna, especialmente sob a tendência de conservação de energia e redução de emissões, a melhoria da eficiência térmica tornou-se uma prioridade máxima em pesquisa e desenvolvimento. Embora já existam motores com eficiências térmicas tão elevadas como 43% em modelos produzidos em massa, os restantes quase 50% de eficiência térmica ainda precisam de ser explorados. Esta é também a importância da investigação intensiva de muitas empresas automóveis sobre motores a combustível.
