La eficiencia térmica del motor es uno de los indicadores importantes para evaluar el rendimiento del motor. Cuanto mayor sea la eficiencia térmica del motor, más avanzada será la tecnología. ¿Qué significa entonces la eficiencia térmica del motor? Que todos, especialmente los amigos que están a punto de comprar un coche, le echen un vistazo.
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La eficiencia térmica del motor se refiere a la relación entre el calor de la potencia efectiva del motor y el calor del combustible consumido por unidad de tiempo. En pocas palabras, significa cuánta energía generada después de quemar combustible se convierte en la fuerza motriz del automóvil.
La eficiencia térmica se calcula dividiendo el valor calorífico real utilizado por el valor calorífico contenido en el combustible. Por ejemplo: un litro de gasolina liberará 33580 KJ de calor después de la combustión completa, de los cuales 11000 KJ son convertidos en trabajo por el motor. Entonces la eficiencia térmica de este motor en este momento es:
(11000÷33580)×100%=32.8%
En términos generales, la eficiencia térmica de un determinado motor se fija básicamente desde el momento en que se diseña hasta que sale de fábrica. La eficiencia térmica máxima de los motores de gasolina se sitúa generalmente entre el 30% y el 40%, y la de los motores diésel es ligeramente superior, entre el 35% y el 45%. Hablando de esto, algunos amigos pueden preguntar, ¿por qué la eficiencia térmica no es del 100%? La realidad es tan cruel. Es extremadamente difícil para los ingenieros de motores aumentar la eficiencia térmica en un 1% sobre una base de 30% a 40%. Entonces, ¿adónde va el 50-60% restante de la energía?
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Un motor es una máquina que convierte la energía térmica en energía mecánica. Según las leyes de la termodinámica, la energía térmica no se puede convertir al 100% en otras formas de energía. En toda maquinaria, la fricción es inevitable y el calor consumido por la resistencia a la fricción no se puede eliminar. Además, el motor debe mantener una temperatura y un volumen determinados y no puede aumentar ni disminuir indefinidamente, por lo que la pérdida de refrigeración es inevitable. Sumado a otros factores, como la imposibilidad de una combustión completa del combustible, la pérdida de gas de la bomba, etc., la eficiencia térmica del motor no puede ser del 100%.
Cuando nació el motor, la eficiencia térmica máxima era inferior al 20%. Después de cien años, gracias al esfuerzo continuo de generaciones de ingenieros automovilísticos, la eficiencia térmica máxima de los motores de los automóviles sólo ha aumentado a más del 40%. Esto ya es un logro notable. Con la tecnología actual, la eficiencia térmica del motor está cerca del límite. Cada aumento porcentual es un enorme progreso tecnológico.
¿Cuáles son los métodos para mejorar la eficiencia térmica del motor?
1. Para motores de gasolina, el método más directo es aumentar la relación de compresión del motor. Esta es también una de las principales razones por las que la eficiencia térmica de los motores diésel es mayor que la de los motores de gasolina.
2. Reducir la resistencia a la fricción mecánica mediante el uso de pistones de baja fricción, aros de pistón de baja elasticidad y lubricantes de mejor rendimiento.
3. Optimice el sistema de suministro de combustible y adopte inyección directa en el cilindro de mayor presión, etc.
4. Optimice el diseño de los conductos de admisión y escape del tren de válvulas y adopte tecnología de elevación y sincronización variable de válvulas.
5. Optimice el diseño de la cámara de combustión para permitir una combustión más completa del combustible.
6. Optimizar el diseño del cilindro y tener una relación diámetro-carrera adecuada;
7. Para los motores diésel, también se pueden utilizar tecnologías como el aumento de la tasa de inyección, inyecciones múltiples y alta presión de admisión.
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La eficiencia térmica del motor no es constante.
La eficiencia térmica del motor cambia con los cambios en las condiciones de funcionamiento. En la mayoría de las condiciones de trabajo, la eficiencia térmica del motor es muy baja. Por ejemplo, en las condiciones de congestión urbana más comunes, la eficiencia térmica del motor es sólo de alrededor del 20%; al conducir por carretera, la eficiencia térmica puede alcanzar aproximadamente el 30%; las condiciones de trabajo con mayor eficiencia térmica son cargas grandes y bajas velocidades, como cuando se conduce un automóvil. Al subir una pendiente pronunciada, el acelerador del motor está completamente abierto y la resistencia a la entrada de aire es mínima. En este momento, la velocidad del motor no es alta y la resistencia a la fricción mecánica es pequeña. La eficiencia térmica en este momento es relativamente alta.
Si un motor tiene una alta eficiencia térmica, ¿ahorra necesariamente combustible?
No necesariamente. Los motores con mayor eficiencia térmica generalmente tienen una tecnología más avanzada y la economía del motor en sí es definitivamente mejor. Sin embargo, la economía del motor no es igual a la economía del coche en su conjunto. El consumo de combustible de un coche no sólo está determinado por el motor, sino también por muchos factores como la caja de cambios, el chasis y el peso de la carrocería. Por tanto, no todos los modelos equipados con motores de alta eficiencia térmica ahorran combustible.
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Desde la llegada del motor de combustión interna, especialmente bajo la tendencia de conservación de energía y reducción de emisiones, la mejora de la eficiencia térmica se ha convertido en una máxima prioridad en la investigación y el desarrollo. Aunque ya existen motores con eficiencias térmicas de hasta el 43% en modelos producidos en masa, el casi 50% restante de eficiencia térmica aún debe explorarse. Ésta es también la importancia de la intensa investigación que realizan muchas empresas automovilísticas sobre motores de combustible.
