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有没有可能将汽车发动机的热效率提高到60%?
热效率,发动机,热机有没有可能将汽车发动机的热效率提高到60%?
发布时间:2020-12-06加入收藏来源:互联网点击:
第三原因为常规的进排气损耗与运动损耗。汽车装备的内燃机为四冲程机,运动的步骤为「进气/压缩/膨胀/排气」,关于进气冷却不用解释,膨胀动能转化步骤无法100%完成转化既需要排除废气也是很无奈的设计,因为要维持曲轴的稳定运转需要为扭矩留有余量。至于运动损耗可理解为活塞与缸壁接触时的损耗,同时曲轴与机油泵以及其他机械结构的运动也会损耗扭矩,扭矩损耗自然会降低输出功率。
简而言之内燃机的热效率低完全是因为产生损耗的结构过于多了,但是为了实现稳定的运行又无法减少其中的任何一项,所以这种机器永远无法实现高效率。至于热效率能超过40%的柴油发动机也在降级,因为过高的压缩比产生过高的温度,以及柴油本就很高的燃烧温度会催生大量的氮氧化物,这对空气质量的破坏是非常严重的。而汽油机实现超40%的热效率也需要提高压缩比或者调整点火正时,这会导致汽油机的NVH越来越像柴油机。
2:内燃机的磨损问题很严重。通过机油(润滑油)的高效润滑,活塞式内燃机的缸套与活塞仍然会产生磨损;在行驶超10万公里后会有太多汽车出现烧机油的问题,原因正是因磨损导致活塞间隙加大,机油蒸汽在曲轴箱的高压下会窜入燃烧室参与燃烧,这是无解的问题。且最终活塞式内燃机会因磨损导致报废,这种使用寿命实际不长的发动机应该被淘汰了。
能取代内燃机的发动机一定是电动机,因其能量转化比例极其高。以永磁同步电机为例,其能量转化的原因非常的简单,将电流输送至电机的电磁线圈形成电磁场,利用电磁场与永磁体的磁极互斥产生动力;整个转化过程中不产生高热,电机可以以超高转速稳定的运行,重点是电磁场也不受空气与温度的影响,所以能量损耗几乎可忽略不计。
同时转子也是直直的一根,没有任何复杂的机械结构则能够减少运动损耗,主要的损耗是转子轴承的钢珠。这种发动机可以将电能以超90%的比例转化为有效功,生产的技术难度与成本也都比较低,那么还有任何理由去研发极限太低且高成本的内燃机吗?毫无疑问内燃机会被淘汰,大部分车企都不在内燃机领域投入过多的研发,未来一定是电机驱动。
说明&总结:电机没有在早期普及,其原因并不是因为爱迪生的镍铁电池没有技术上升空间,而是因为电动汽车技术飞速增长的阶段也是石油开采技术的升级阶段。在这一过程中出现了不对等的行业竞争,很多研发方案与量产车规划被以非常暴力的方式破坏,技术研发出现了中断;其次则是同期连续爆发了两次世界大战,电动汽车的技术研发又被搁置了。
这是燃油车普及与电动汽车没落的原因,但随着石油储备的接近枯竭,如果不想被卷入“三战”的话则系需要寻找替代能源,在诸多能源中只有电可以无限获取,所以电动汽车将会快速的取代燃油动力汽车,至此内燃机再不需要技术升级了。
编辑:天和Auto
内容:原创发布
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回答于 2019-09-11 08:43:50
发动机热效率提高60%是什么概念?对于现在1.6L发动机,其热效率大约是36%左右,车辆对应的油耗大约在6.5L/100km,如果发动机热效率提升到60%,车辆油耗对应值应该为3.9L/100km,按照现在的水平,这个油耗值也就是现在的混动车油耗,所以,不借助其他手段,单纯依靠硬技术,提升发动机热效率,是非常困难的。
现在的发动机热效率非常低,主要原因就是发动机汽油燃烧所产生的能量,只有很少一部分用于实际做功,其余都被浪费掉,比如发动机发热量,转化为冷却水热能释放掉,还有一部分热量被车辆尾气带走,其余热量则被发动机内部零部件运动摩擦特性而浪费掉。发动机实际做功所占比重真的很低,而车主想要提升燃油效率,必然要进一步降低尾气排放热量损失,发动机产热量的多少,还有发动机内部零部件摩擦特性。
上述问题虽然困难,但并不是没有可能,现在马自达开发了一种新的技术,汽油压燃式发动机,通过高压缩比,及压燃式点燃汽油,这对现在的发动机技术起到变革的作用,马自达创驰蓝天发动机,热效率高达57%,该技术一出,在燃油汽车领域引起了轩然大波,但由于技术缺陷,并不是很成熟,现在该发动机只是处于开发阶段,不过该发动机一问世,燃油车的世界又会一下子蓬勃发展,题主所说的把发动机热效率提升至60%,在这个新技术的催动下,也不是没有可能。
现在的汽油发动机已经非常成熟,如果单纯依靠现有的技术不断完善,比如改善点火提前角,气门正时,稀薄燃烧,减少内部摩擦等等,这些技术太过传统,已经被大多数人研究烂了,在这样的基础上,发动机热效率达到42%已经非常困难,现在也就仅仅丰田完成了,更不用多说发动机热效率达到60%了。
以上内容仅供参考,如果感兴趣,可以关注“汽车概况”!
回答于 2019-09-11 08:43:50
如果人类能够耐下心来继续钻研五十年,不是没有可能。可惜,人类的尿性一贯如此,什么困难都喜欢耍小聪明“绕过去”,从来也没有真正意义上搞明白和克服哪个领域的实际困难,从来没有过!机械设备还没研究明白呢,就叽叽嘎嘎冲到所谓的电子世界里去了。物理基础都停滞几十年了,几百年前解决不了的问题现在还是解决不了呢,就急急忙忙跳进人工智能的大坑里玩儿去了。所以,再不要想什么燃油机内燃机的能效问题了!除了打仗需要,人类已经不会再继续为了这个机械世界的核心技术再去投入了!
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