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为什么发动机的热效率不能达到100%?

分类:问答百科 2022-06-19
导读: 为什么发动机的热效率不能达到100%?--不光是达不到100%,汽油发动机要是能超过40%,看见其他厂家横着走,他们都得给您让道,因为牛啊。 一般来说,常见发动机的热效率是这样的。 1. 蒸汽轮机热效率:4%-8%; 2. 汽油发动机热效率:25%-35%; 3. 柴油发动...
为什么发动机的热效率不能达到100%?

不光是达不到100%,汽油发动机要是能超过40%,看见其他厂家横着走,他们都得给您让道,因为牛啊。

一般来说,常见发动机的热效率是这样的。

1. 蒸汽轮机热效率:4%-8%;

2. 汽油发动机热效率:25%-35%;

3. 柴油发动机热效率:35%-45%。

不夸张地说,每前进1%都是能拿出来夸耀的。

以丰田的自得之作Dynamic Force Engine为例,虽然号称天空才是极限,但汽油版和混动版热效率也“仅仅”为40%和41%。汽油版也只不过比此前的2ZR-FXE发动机提高了1%,是不是大跌眼镜?

就我觉得,并不是。

丰田有此成就可是日积月累的成果,比如此前丰田在第四代普锐斯上使用的2ZR-FXE发动机就以40%的热效率常年雄霸发动机热效率榜。而Dynamic Force Engine也是各种黑科技加身,单论配气,在2.5L发动机上就使用了进/排气双可变气门正时,而且进气端使用的是电控可变气门正时(VVT-ie)。

这带来的直接好处是,相比传统的油压控制,电控系统的反应速度会更快,控制精度也更高。

△提高油气混合气的紊流程度。

初步了解了发动机热效率的市场行情,在40分是满分的年代里,我们真不能对发动机热效率苛责太多。

到此我们可以结束讨论了,不过我觉得还是有必要再深层次讨论下为什么发动机热效率达不到100%的原因。

根据热力学第二定律,不可能从单一热源吸收热能并将它完全转换为有用功,而且还不产生其他变化。这就好比吃饭,我们是不可能完全摄取米饭的所有能量的,部分能量会以排泄物的方式损失掉……

这就好比有的人吸收好,轻易“捉膘”。

那就能量转换中,有哪些因素会影响到效率呢?

1. 发动机工作时热量很高,而高温对发动机的损伤也很大,所以为了避免这一问题,我们需要对发动机进行散热冷却,一部分热量就被流失掉了;

2. 发动机是机械结构,而运动部件在高速运动过程中是避免不了摩擦的,摩擦会损耗能量,这就不用解释了吧;

3. 发动机需要将废气排出,吸入新鲜空气,而废气并不是真的毫无用处,至少它本身是带有一定热值和流速(这都可以被视为不同形式的能量),这也是为什么废气涡轮增压会被利用起来的原因之一;

4. 发动机运转过程中,不可能达到完全和谐地燃烧,比如偶然来个失火啊、通气不畅啊、爆燃啊什么的,这些都会降低能量利用率;

5. 除此外,包括泵气损失、热辐射损失等等也会影响能量利用率。

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