汽油都烧到哪儿去了——发动机的热效率为什么

 

2019-03-25 20:58

  不知道大家有没有想过,你的汽车烧的汽油究竟有多少转化成了汽车的动力?我先来告诉你答案,你一定会很惊讶的:现在世界上最先进的汽油发动机,它的热效率也只有38%!那么汽油燃烧产生的能量都哪儿去了?老侯接下

  不知道大家有没有想过,你的汽车烧的汽油究竟有多少转化成了汽车的动力?我先来告诉你答案,你一定会很惊讶的:现在世界上最先进的汽油发动机,它的热效率也只有38%!那么汽油燃烧产生的能量都哪儿去了?老侯接下来就为大家揭秘:汽油燃烧产生的能量都哪儿去了?

  发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点,并作为评价各类发动机性能优劣的依据。一般有动力性指标、经济性指标、强化指标、紧凑性指标、环境指标、可靠性指标、耐久性指标、工艺性指标、内燃机速度特性等。

  发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率,即发动机的功率,它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积。

  单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力,平均有效压力越大,发动机的作功能力越强。

  燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热效率。有效热效率越高,发动机的经济性越好。

  发动机每输出 1kW的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率,有效燃油消耗率越低,经济性越好。

  发动机在标定工况下,单位发动机排量输出的有效功率称为升功率。升功率大,表明每升气缸工作容积发出的有效功率大,发动机的热负荷和机械负荷都高。

  发动机的干质量与其标定功率的比值称为比质量。干质量是指未加注燃油、机油和冷却液的发动机质量。

  工艺性指标是指评价发动机制造工艺性和维修工艺性好坏的指标。发动机结构工艺性好,则便于制造,便于维修,就可以降低生产成本和维修费用。

  在这些指标中,发动机的有效热效率是主要的经济性指标,也就是发动机消耗的燃料有多少转化为发动机的有效功。

  在现有的条件下,一般汽油机的热效率为0.25~0.35,柴油机的热效率为0.3~0.4。

  那么发动机的热效率为什么会如此的低呢?燃料为什么不能全部转化成有效功呢?主要因素有两个:机械损失和发动机热平衡。

  发动机在运转过程中,起自身要消耗一部分功率,这部分消耗就称为机械损失。它主要由以下几部分组成:

  活塞组件摩擦损失占摩擦损失中的最大份额,主要由活塞环面、活塞裙面以及活塞销三部分的摩擦损失组成。

  主要包括曲轴主轴承、凸轮轴轴承、连杆轴承及前后主轴承密封装置的摩擦损失。

  气阀机构摩擦损失包括凸轮与挺柱、摇臂与气门杆端、气门杆与气门套管、摇臂轴承等部件的摩擦损失。

  其它如齿轮、链轮、皮带轮等的传动损失,连杆大头的搅油损失,以及曲轴箱内空气压缩、通风和各运动件的空气动力损失等,所占比例均较小。

  以上四种情况,统称为摩擦损失,运动件摩擦损失占有最大份额,所占比例范围为50%-80%。

  指发动机运转时必不可少的辅助机构,如水泵、机油泵、高压油泵、调速器、点火装置等所需的驱动功率消耗。附件消耗所占比例一般不超过10%。

  泵气损失是在进、排气两个冲程中,由于工质流动时节流和摩擦等因素造成的能量损失。泵气损失所占比例变化很大,在5%-40%之间变动。

  一般发动机的机械效率在70%~90%之间,机械效率越高,说明机械损失越小,发动机性能越好。

  在发动机的气缸中,燃料燃烧后所放出的总热量,只有25%~40%转化Wie有效功,其他部分都以不同的方式散失与外界。燃料的总热量在有效功与各种损失直接的分配利用情况,称为发动机的热平衡。它包括以下几部分:

  转化为有效功的热量越多,发动机的热效率越高,发动机的性能就越好。一般来说,柴油机的热效率要高于汽油机,而增压柴油机的热效率最高,可达45%。

  冷却介质之冷却水或空气以及润滑油等。在这部分热损失中,包括对发动机机体的冷却热损失、机械摩擦产生的热量。

  看到这里,你就应该明白了,燃料燃烧后产的的热量并没有完全转化为发动机的有效功,而是有相当大的一部分损失掉了,这是由内燃机的特点决定的。这些年,各种新技术不断的在发动机上应用,各发动机制造商也在不断的努力,一点点的提高发动机的机械效率和热效率,每提高一个百分点都是一个巨大的进步。对于我们使用者而言,选择发动机时不要被各种高大上的技术忽悠,只要看看这台发动机的机械效率和热效率是不是比较高,就大致可以判断它的经济性能了。

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