热效率最高的丰田发动机能达到41%,如果高到100%会怎样?

时间:2019-09-22 10:00:01 来源:前沿焦点 当前位置:开元棋牌游戏苹果_上虞 开元 棋牌_开元棋牌下载网站网 > 工业 > 手机阅读

如果发动机的热效率做到百分百,人类也就不用操心什么新能源汽车了。热效率相当于油品在发动机燃烧后,热能转换成机械能的百分比,如果达到了100%,相当于没有一丝一毫的汽油被浪费掉了,好比你吃了一碗米饭,全部吸收用来做运动了,没有一点渣排出去,大小便都免了,多么理想的一件事,人都成了神仙啦,实际上任何人都成不了神仙,也别指望发动机能铸造神奇,没有一样东西是可以让热效率达到百分百的,否则这世界上将存在永动机,热力学第二定律就要改写啦,请关注:容济点火器

热效率最高的丰田发动机能达到41%,如果高到100%会怎样?

热力学定律不允许发动机效率达百分百

根据热力学第二定律,热能可以自发的从温度高的地方向温度低的地方转移,而反过来是不成立的,热自发传递是单方向的。好比水能自动从高处向低处流,反过来就需要靠水泵这个外力操作了。内燃机工作时候,无法完全吸收所有的热量同时让这些热量全部变成机械功,因为世界上没有绝对的隔热系统,有一部分能量一定会传递到身边的低温配件和环境里边去。

热效率最高的丰田发动机能达到41%,如果高到100%会怎样?

早期有人试验了第二类永动机,期望从宇宙中比如海洋或者大气中吸收热能,然后用来转换成机械功输出,结果证明是无法实现的。也就是不可能可以从单个热点热源直接吸全部热量来做功,需要浪费掉一些能量,或者通过外边施加能量来实现。

热效率最高的丰田发动机能达到41%,如果高到100%会怎样?

除了散热问题引起的热能损失,实际上内燃机工作时候,活塞摩擦,齿轮摩擦等都是造成热能损失。而燃烧不充分,吸收不充分等也无法保证热能全部转换成机械能。

热效率最高的丰田发动机能达到41%,如果高到100%会怎样?

一般四冲程内燃机都使用了奥托循环,它的理论热效率=发动机输出的机械功/燃油全部热量。

奥托循环的热效率为 = 1-压缩比^(1-比热容比),比热容比取决于工作物质的性质,燃烧室内主要是空气,这个比热容比也基本上是固定的。压缩比越高,热效率就会越高,实际上因为燃油在一定压力下,会自燃产生爆震,不可能一直提升压缩比,汽油燃点低,一般压缩比都在10以内,再高也不会高于13,柴油机最高也不能高于20,所以汽油机的理论热效率,最高在55%左右,实际上往往只有一半不到,很多就是25%。

热效率最高的丰田发动机能达到41%,如果高到100%会怎样?

奥托循环的的膨胀比和压缩比是一样大的,为了更好的提升热效率,后来出现了所谓的阿特金森循环和米勒循环,可以通过复杂的连杆或者可变气门技术,实现膨胀比大于压缩比的工况,这样热效率可以大幅度提升,比如题目中说能达到41%实际热效率的丰田发动机,就是使用了阿特金森循环,一般日系车喜欢用这类循环,而德系车喜欢用米勒循环,效果实际都比较接近的。

热效率最高的丰田发动机能达到41%,如果高到100%会怎样?

但是阿特金森循环和米勒循环,在低速时候扭矩弱,高速时候功率不高,所以一般只使用在混动动力场合,通过电机来弥补高低速效率的不足。

热效率最高的丰田发动机能达到41%,如果高到100%会怎样?

要提升效率,电气化是方向

为什么要发展新能源汽车,就是因为要降低排放,尽量让燃料的热效率尽可能提升,让人类的生活过得更美好,也可以避免能源危机带来的困扰。

热效率最高的丰田发动机能达到41%,如果高到100%会怎样?

因为内燃机发展,已经到了一个极限了,虽然还可以通过陶瓷气缸等方式继续提升一点,但是成本大幅度升高,而且技术还不成熟,即使这样也会有个瓶颈,而电机的效率是非常高的,比如比较低的三相异步电机的机械效率,都可以达到85%-90%,而很多永磁同步电机的机械效率可以高达95%以上。

热效率最高的丰田发动机能达到41%,如果高到100%会怎样?

如果考虑到常温超导体技术的可能实现,这种理论的电机效率是可以做到接近百分百的。因为铜线的电阻为零了,不会发热。电机的损耗有铁损和铜损之类,如果能实现了超导,铜损和电气附加损耗这些是没有的了,至多有点铁损。

热效率最高的丰田发动机能达到41%,如果高到100%会怎样?

当然发电过程中和电能储存过程还是会有损耗,但是整体计算起来,还是效率比内燃机强很多,而且可以通过燃料电池之类来直接发电,实现热电联供,能达到80%的高效率。

相关文章:

工业本月排行

工业精选