Varmanýtni vélarinnar er ein af mikilvægu vísbendingunum til að meta afköst vélarinnar. Því hærra sem varmanýtni vélarinnar er, því fullkomnari er tæknin. Svo hvað þýðir varma skilvirkni vélar? Leyfðu öllum, sérstaklega vinum sem eru að fara að kaupa bíl, kíkja á það.
mynd
Varmanýtni hreyfilsins vísar til hlutfalls varma virks afl vélarinnar og hita eldsneytis sem neytt er á tímaeiningu. Í einföldu máli þýðir það hversu mikilli orku sem myndast eftir brennslu eldsneytis er breytt í drifkraft bílsins.
Hitanýtni er reiknuð út með því að deila raunverulegu varmagildi sem notað er með varmagildinu sem er í eldsneytinu. Til dæmis: einn lítri af bensíni mun gefa frá sér 33580KJ af hita eftir fullkominn bruna, þar af 11000KJ sem er breytt í vinnuafköst með vélinni. Þá er hitauppstreymi þessarar vélar á þessum tíma:
(11000÷33580)×100%=32.8%
Almennt séð er hitauppstreymi tiltekinnar vélar í grundvallaratriðum fast frá því að hún er hönnuð þar til hún fer frá verksmiðjunni. Hámarksvarmanýtni bensínvéla er yfirleitt á milli 30% og 40% og dísilvéla er aðeins meiri, á milli 35% og 45%. Talandi um þetta gætu sumir vinir spurt, hvers vegna er varmanýtingin ekki 100%? Raunveruleikinn er svo grimmur. Það er afar erfitt fyrir vélstjóra að auka hitauppstreymi um 1% miðað við 30% til 40%. Hvert fara þá 50~60% orkunnar sem eftir eru?
mynd
Vél er vél sem breytir varmaorku í vélræna orku. Samkvæmt lögmálum varmafræðinnar er ekki hægt að breyta varmaorku 100% í aðra orku. Í öllum vélum er núningur óumflýjanlegur og ekki er hægt að útrýma hitanum sem neytt er af núningsviðnámi. Þar að auki, Vélin verður að halda ákveðnu hitastigi og rúmmáli og getur ekki aukist eða minnkað endalaust, svo kælingartap er óhjákvæmilegt. Ásamt öðrum þáttum, svo sem ómögulegri fullkomnum bruna eldsneytis, tap á gasi í dælunni osfrv., getur hitauppstreymi hreyfilsins ekki verið 100%.
Þegar vélin fæddist fyrst var hámarks hitauppstreymi minna en 20%. Eftir hundrað ár, með stöðugri viðleitni kynslóða bifreiðaverkfræðinga, hefur hámarks hitauppstreymi bifreiðahreyfla aðeins verið aukin í meira en 40%. Þetta er nú þegar merkilegur árangur. Með núverandi tækni er varmanýtni vélarinnar nálægt mörkum. Hver prósenta hækkun er mikil tækniframfarir.
Hverjar eru aðferðir til að bæta hitauppstreymi vélar?
1. Fyrir bensínvélar er beinasta aðferðin að auka þjöppunarhlutfall vélarinnar. Þetta er líka ein helsta ástæða þess að varmanýtni dísilvéla er meiri en bensínvéla.
2. Dragðu úr vélrænni núningsmótstöðu með því að nota stimpla með lágan núningshraða, stimplahringa með litla teygjanleika og smurefni með betri afköst.
3. Fínstilltu eldsneytisgjafakerfið og notaðu hærri þrýsting í beinni innspýtingu í strokka osfrv.
4. Fínstilltu hönnun inntaks- og útblástursganga ventlalínunnar og taktu upp breytilega ventlatíma og lyftitækni.
5. Fínstilltu hönnun brunahólfsins til að leyfa fullkomnari eldsneytisbrennslu.
6. Fínstilltu strokkahönnunina og hafðu hæfilegt hlutfall milli hola og höggs;
7. Fyrir dísilvélar er einnig hægt að nota tækni eins og að auka innspýtingarhraða, margar innspýtingar og háan inntaksþrýsting.
mynd
Varmanýting vélarinnar er ekki stöðug
Hitanýtni hreyfilsins breytist með breytingum á rekstrarskilyrðum. Við flestar vinnuaðstæður er hitauppstreymi vélarinnar mjög lágt. Til dæmis, í algengustu þéttbýlisskilyrðum, er hitauppstreymi hreyfilsins aðeins um 20%; þegar ekið er á þjóðveginum getur hitauppstreymi náð um 30%; vinnuskilyrði með mesta hitauppstreymi eru mikið álag og lítill hraði, svo sem þegar bíll er í akstri. Þegar farið er upp bratta brekku er inngjöf hreyfilsins að fullu opin og loftinntaksviðnámið er í lágmarki. Á þessum tíma er snúningshraði vélarinnar ekki hár og vélrænni núningsþolið er lítið. Hitanýtingin á þessum tíma er tiltölulega mikil.
Ef vél hefur mikla hitauppstreymi, sparar hún þá endilega eldsneyti?
Ekki endilega. Vélar með meiri hitauppstreymi eru almennt háþróaðari í tækni og hagkvæmni vélarinnar sjálfrar er örugglega betri. Hins vegar er hagkvæmni vélarinnar ekki jafn hagkvæmni bílsins í heild. Eldsneytisnotkun bílsins ræðst ekki aðeins af vélinni heldur einnig af mörgum þáttum eins og gírkassa, undirvagni og líkamsþyngd. Þess vegna eru ekki allar gerðir sem eru búnar vélum með mikilli hitauppstreymi sparneytnar.
mynd
Frá tilkomu brunahreyfilsins, sérstaklega undir þróun orkusparnaðar og minnkunar á losun, hefur bætt hitauppstreymi verið forgangsverkefni í rannsóknum og þróun. Þó að það séu nú þegar til vélar með varmanýtni allt að 43% í fjöldaframleiddum gerðum, þá þarf enn að kanna næstu tæp 50% af varmanýtingu. Þetta er líka mikilvægi mikilla rannsókna margra bílafyrirtækja á eldsneytishreyflum.
