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L'"efficienza termica" è una questione sempre discussa nei veicoli a carburante. Se vuoi prestazioni elevate, hai bisogno di alta efficienza, mentre se vuoi un basso consumo di carburante, hai bisogno anche di alta efficienza. Ma quanto alto è lo standard che può raggiungere l’efficienza termica di un motore a combustione interna?
Lo standard più elevato per i motori prodotti in serie non supera il 45%. Al momento, il ciclo NA Atkinson da 1,5 litri di BYD ha lo standard più elevato pari al 43,02%. Gli standard per la maggior parte dei motori sono intorno al 35%. L'efficienza termica dei motori diesel è compresa tra il 35% e il 45%, che non è molto elevata.
Esiste un modo per aumentare significativamente l'efficienza termica del motore? Se fosse possibile aumentare fino alla metà o addirittura raddoppiare il livello attuale, come sarà il futuro dei veicoli a carburante?
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L'efficienza termica dei motori a combustione interna non può essere elevata, il che è un fatto molto impotente; i motori ad altissima efficienza termica che giacciono ancora in laboratorio sono poco più del 50%, e i materiali che utilizzano sono "materiali compositi ceramici". Le cosiddette ceramiche qui vengono utilizzate per bruciare. Diverso è il concetto di ceramica per realizzare bottiglie e barattoli. Questo è un materiale nanocomposito di alto livello e il costo di produzione è molto elevato.
E anche l'efficienza termica di questo motore ceramico è solo del 50% circa. Cosa limita l’efficienza termica dei motori a combustione interna? ! Fare riferimento all'immagine qui sotto.
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Perdite di aspirazione e scarico, perdite per usura, perdite di raffreddamento e perdite di adeguatezza della combustione, la più esagerata di queste perdite è la "perdita di raffreddamento"; i cosiddetti motori a combustione interna o motori a combustione esterna sono "motori termici" che fanno affidamento sull'energia termica generata dalla combustione del carburante. , e poi convertito in energia meccanica, cioè potenza, attraverso una struttura meccanica complessa.
La seconda legge della termodinamica afferma che l’energia termica verrà trasferita da oggetti ad alta temperatura a oggetti a bassa temperatura. La temperatura della fiamma della combustione del carburante è molto elevata. La benzina può raggiungere i 1200 gradi e il diesel può raggiungere i 1800 gradi. Si può notare quanto sia esagerata l'energia termica generata; e la temperatura corporea del motore è molto inferiore alla temperatura della fiamma, ma anche il materiale del motore ha un limite. Se supera la soglia, si scioglierà. Pertanto, il materiale assorbirà una grande quantità di energia termica, ma non può assorbire solo energia termica, quindi è necessario un sistema di raffreddamento.
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Il sistema di raffreddamento è diviso in due parti. Uno è la ventola elettronica esterna e il flusso d'aria che assorbe l'energia termica del corpo dall'esterno per raffreddarlo. L'altro è il liquido refrigerante antigelo interno che assorbe l'energia termica generata dalla combustione e la raffredda dall'interno. Solo in questo modo è possibile evitare che i materiali del motore si sciolgano. Danneggia, ma questo perderà (assorbirà) anche una grande quantità di energia termica, e la parte che potrà essere convertita in energia sarà notevolmente ridotta.
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Quindi, se si desidera migliorare l'efficienza termica del motore, l'obiettivo principale è ridurre la perdita di raffreddamento. Il modo per ridurlo è aumentare il limite di resistenza al calore del materiale del motore. Al momento, sembra che i materiali di alto livello selezionabili siano estremamente limitati. Si possono prendere in considerazione materiali compositi nano-ceramici, ma con questo materiale il costo di costruzione di un motore sarebbe ridicolo.
Di conseguenza, il motore a combustione interna è entrato in un ciclo infinito. Il costo di produzione dei motori a combustione interna ad alta efficienza è estremamente elevato e non vi è alcuna possibilità di divulgazione. L'efficienza termica dei motori a combustione interna realizzati con materiali comuni non può essere elevata e i limiti di potenza e consumo di carburante sono molto bassi.
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Non è realistico aspettarsi di migliorare l’efficienza termica dei motori a combustione interna a meno che non vi sia un progresso nella scienza dei materiali, ma non ci sarà alcun progresso. Pertanto, possiamo utilizzare altre tecnologie per creare motori ad alta efficienza solo nell’ambito dei materiali esistenti. La direzione per ottenere un'elevata efficienza è "non bruciare olio"!
Come i motori elettrici.
La corrente elettrica immessa nell'avvolgimento del motore attraverso il pacco batteria forma un campo elettromagnetico, che può azionare il rotore "respingendosi reciprocamente" i poli magnetici del magnete permanente o i poli magnetici di un altro set di bobine; la struttura può essere molto semplice, ma il punto chiave è il principio di conversione dell'energia meccanica. Campo magnetico al posto dell'energia termica, il problema delle perdite di raffreddamento è risolto. La struttura elettronica è molto semplice e anche la perdita di resistenza meccanica è estremamente bassa.
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Pertanto, il limite di "efficienza termica" del motore può essere molto esagerato e il motore sincrono a magneti permanenti di altissimo livello può raggiungere il 97,5%! Questa è un'altezza fuori dalla portata dei motori a combustione interna. I motori AC asincroni hanno perdite basse nella gamma ad alta velocità. Se si utilizzano insieme somiglianze e differenze, l'efficienza del sistema di azionamento elettrico sarà ideale.
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Motori ad alta efficienza, alte prestazioni e basso consumo energetico possono essere costruiti utilizzando materiali comuni. Sembra che non ci sia più motivo di preoccuparsi dello studio dei motori a combustione interna; ciò che deve essere risolto ora è il costo di produzione delle batterie elettriche. Finché sarà possibile creare batterie ad alta densità e a basso costo, le batterie Power e i veicoli elettrici potranno sostituire direttamente i veicoli a carburante;
Prima di ciò, per consentire al motore a combustione interna di svolgere il ruolo di "generatore" nel veicolo, era necessario solo utilizzare la tecnologia ibrida plug-in e la tecnologia ad autonomia estesa. La macchina funzionerebbe a basse velocità e convertirebbe una piccola quantità di energia elettrica per soddisfare i normali requisiti di guida del motore ad alta efficienza. Per le auto, questa modalità equivale a far raggiungere standard estremamente elevati di efficienza termica del sistema di trazione, quindi non è più necessario preoccuparsi del motore a combustione interna.
