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'열효율'은 연료자동차에서 항상 논의되는 문제이다. 고성능을 원하면 고효율이 필요하고, 낮은 연료소비를 원하면 고효율도 필요합니다. 하지만 내연 기관의 열 효율은 얼마나 높은 표준에 도달할 수 있습니까?
양산 엔진의 최고 기준은 45%를 넘지 않습니다. 현재 BYD의 1.5L NA 앳킨슨 사이클이 43.02%로 가장 높은 기준을 갖고 있다. 대부분의 엔진의 표준은 약 35%입니다. 디젤엔진의 열효율은 35~45%로 그리 높지 않은 수준이다.
엔진의 열효율을 크게 높일 수 있는 방법이 있나요? 현재 수준의 절반, 심지어 두 배까지 늘릴 수 있다면 연료 자동차의 미래는 어떤 모습일까요?
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내연기관의 열효율은 높을 수 없으며 이는 매우 무력한 사실입니다. 아직 실험실에 있는 초고열효율 엔진은 50%가 조금 넘는 수준이고, 그들이 사용하는 재료는 '세라믹 복합재료'다. 여기서 소위 말하는 도자기는 불을 피우는 데 사용됩니다. 병과 항아리를 만드는 도자기의 개념은 다릅니다. 이는 높은 수준의 나노복합재료로 제조원가가 매우 높다.
그리고 이 세라믹 엔진의 열효율도 50% 정도에 불과합니다. 내연기관의 열효율을 제한하는 것은 무엇입니까? ! 아래 그림을 참조하세요.
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입구 및 배기 손실, 마모 손실, 냉각 손실 및 연소 적절성 손실 중 가장 과장된 손실은 "냉각 손실"입니다. 소위 내연 기관 또는 외연 기관은 연료를 태워 발생하는 열 에너지에 의존하는 "열 기관"입니다. , 복잡한 기계구조를 거쳐 기계에너지, 즉 동력으로 변환된다.
열역학 제2법칙은 열에너지가 고온 물체에서 저온 물체로 전달된다는 것입니다. 연료 연소의 화염 온도는 매우 높습니다. 가솔린은 1200도에 도달할 수 있고 디젤은 1800도에 도달할 수 있습니다. 생성된 열에너지가 얼마나 과장되었는지 알 수 있습니다. 그리고 엔진 본체 온도 화염 온도보다 훨씬 낮지만 엔진의 재질에도 한계가 있습니다. 기준치를 초과하면 녹습니다. 따라서 소재는 많은 양의 열에너지를 흡수하게 되지만 열에너지만 흡수할 수는 없으므로 냉각 시스템이 필요합니다.
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냉각 시스템은 두 부분으로 나뉩니다. 하나는 외부 전자팬과 신체의 열에너지를 외부에서 흡수해 식혀주는 기류다. 다른 하나는 연소로 인해 발생하는 열에너지를 흡수하여 내부에서 냉각시키는 내부 부동액 냉각수입니다. 그래야만 엔진 재료가 녹는 것을 방지할 수 있습니다. 손상되지만, 이로 인해 많은 양의 열에너지가 손실(흡수)되며, 전력으로 변환될 수 있는 부분이 크게 줄어들게 됩니다.
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그래서 엔진의 열효율을 높이려면 냉각손실을 줄이는 것이 핵심이다. 이를 줄이는 방법은 엔진 소재의 내열 한계를 높이는 것이다. 현재 선택할 수 있는 고급 재료는 극히 제한적인 것 같습니다. 나노세라믹 복합재료도 고려해볼 수 있지만, 이 재료로 엔진을 만드는 데 드는 비용은 터무니없을 것이다.
그 결과 내연기관은 무한사이클에 돌입하게 됐다. 고효율 내연기관은 제조원가가 극도로 높아 대중화 가능성이 없다. 일반 소재로 제작된 내연기관은 열효율이 높을 수 없으며, 출력 및 연료 소비의 한계도 매우 낮습니다.
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재료과학의 획기적인 발전이 없으면 내연기관의 열효율 향상을 기대하는 것은 비현실적이지만, 돌파구도 없을 것입니다. 그러므로 우리는 기존 소재의 범위 내에서 고효율 엔진을 만들기 위해 다른 기술을 사용할 수밖에 없습니다. 고효율을 달성하는 방향은 '기름을 태우지 않는 것' !
전기 모터 등.
파워 배터리 팩을 통해 모터 권선에 입력된 전류는 전자기장을 형성하며, 이는 영구 자석의 자극 또는 다른 코일 세트의 자극을 "상호 반발"하여 회전자를 구동할 수 있습니다. 구조는 매우 간단할 수 있지만, 핵심은 기계적 에너지를 변환하는 원리입니다. 열 에너지 대신 자기장을 사용하여 냉각 손실 문제를 해결합니다. 전자 구조는 매우 간단하며 기계적 저항 손실도 매우 낮습니다.
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따라서 모터의 "열 효율" 한계는 매우 과장될 수 있으며 초고표준 영구 자석 동기 모터는 97.5%에 도달할 수 있습니다! 이는 내연 기관이 도달할 수 없는 높이입니다. 비동기식 AC 모터는 고속 범위에서 손실이 적습니다. 유사점과 차이점을 함께 사용한다면 전기 구동 시스템의 효율성은 매우 이상적일 것입니다.
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일반 재료를 이용해 고효율, 고성능, 저에너지 엔진을 제작할 수 있습니다. 더 이상 내연기관을 연구할 이유가 없어 보입니다. 지금 깨뜨려야 할 것은 파워 배터리의 제조 비용이다. 고밀도, 저비용 배터리를 만들 수 있다면 동력 배터리와 전기 자동차는 연료 자동차를 직접 대체할 수 있습니다.
이전에는 내연기관이 차량에서 '발전기' 역할을 할 수 있도록 플러그인 하이브리드 기술과 주행거리 연장 기술만 사용하면 됐다. 기계는 저속으로 작동하고 고효율 모터의 일반적인 구동 요구 사항을 충족하기 위해 소량의 전기 에너지를 변환합니다. 자동차의 경우 이 모드는 구동 시스템의 열 효율을 극도로 높은 기준에 도달시키는 것과 동일하므로 더 이상 내연 기관에 대해 걱정할 필요가 없습니다.
