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Wie wichtig ist die thermische Effizienz? Welchen Einfluss hat sie auf den Benzinverbrauch Ihres Autos?
Wenn Sie in eine Tankstelle gehen und Ihren Tank auffüllen, haben Sie sich schon einmal gefragt, wie die Energie im Tank in Antrieb für Ihr Auto umgewandelt wird? Der thermische Wirkungsgrad ist ein Schlüsselfaktor bei der Bestimmung des Kraftstoffverbrauchs eines Autos und das Kernkonzept, das die Effizienz der Energieumwandlung beeinflusst.
Der thermische Wirkungsgrad eines Motors ist das Verhältnis zwischen der gesamten im Kraftstoff enthaltenen Energie und der Energiemenge, die in Nutzarbeit umgewandelt werden kann.
Automobilmotoren werden hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: Verbrennungsmotoren und Verbrennungsmotoren mit äußerer Verbrennung. Verbrennungsmotoren umfassen Benzinmotoren, Dieselmotoren usw., während Verbrennungsmotoren mit äußerer Verbrennung normalerweise für Dampfmaschinen und Turbinen verwendet werden. Verschiedene Motortypen verfügen über einzigartige Wärmewirkungsgradeigenschaften, die den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs beeinflussen.
Im Allgemeinen wird der Motorwirkungsgrad anhand des Verhältnisses zwischen nutzbarer Arbeit und aufgenommener Wärme berechnet. Energieverluste durch Reibung, Strömungswiderstand usw. haben daher einen erheblichen Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch. Bei jeder Fahrt verliert ein Auto unbemerkt eine beträchtliche Menge an Energie.
Daten zufolge kann der maximale thermische Wirkungsgrad moderner Benzinmotoren über 50 % erreichen, die meisten im Handel erhältlichen Modelle erreichen jedoch lediglich zwischen 20 und 40 %.
Da mehr als 60 % der thermischen Energie nicht in Vortrieb umgewandelt werden, wird der Großteil der Energie dennoch in Form von Wärme und Lärm freigesetzt. Dieses Phänomen führt zweifellos dazu, dass wir uns bei jedem Tanken hilflos fühlen. Heißt das, hinter dem Preis, den Sie für das Tanken Ihres Tanks bezahlen, verbergen sich in Wirklichkeit viele Kosten für verschwendete Energie?
Es gibt viele Faktoren, die den thermischen Wirkungsgrad des Motors beeinflussen. Unter ihnen ist das Verdichtungsverhältnis ein wichtiger Faktor, der den thermischen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors beeinflusst. Je höher das Verdichtungsverhältnis, desto höher ist theoretisch die effektive Gesamtleistung. Eine übermäßige Verdichtung kann jedoch zu einem instabilen Motorbetrieb führen. Daher muss ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Praxistauglichkeit gefunden werden.
Eine der wichtigsten Methoden zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrads ist die Erhöhung des Brennstoff-Luft-Mischverhältnisses, um eine vollständigere Verbrennung zu erreichen.
Wenn man außerdem die Sauerstoffversorgung berücksichtigt, besteht die Luft zu etwa 21 % aus Sauerstoff. Wenn nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist, kann der Brennstoff nicht vollständig verbrannt werden, was zu einer verringerten Effizienz und Schadstoffemissionen führt. Um einen höheren thermischen Wirkungsgrad zu erreichen, muss der Ansaugdruck erhöht werden, was durch ein Aufladesystem erreicht werden kann.
Viele Modelle von Benzinmotoren verwenden häufig den Otto-Zyklus. Mit dem technischen Fortschritt kombinieren einige neue Motoren jedoch den Atkinson-Zyklus, um die Energieeffizienz zu verbessern. Dies ist zweifellos eine wichtige Richtung für die zukünftige Entwicklung von Automobilen.
Dieselmotoren haben im Allgemeinen einen höheren thermischen Wirkungsgrad, da sie ein höheres Verdichtungsverhältnis verwenden, das die Verluste durch Luftpumpen ausgleicht.
Dieselmotoren können aufgrund ihres höheren Verdichtungsverhältnisses viele Benzinmotoren hinsichtlich der Effizienz tatsächlich übertreffen. Für LKWs, die schwere Güter transportieren müssen, ist dies zweifellos die beste Wahl.
Schließlich kommen wir zu Verbrennungsmotoren, wie Dampfmaschinen. Obwohl ihr thermischer Wirkungsgrad nicht so gut ist wie der von Verbrennungsmotoren, werden sie in bestimmten Fällen dennoch in Bereichen wie der Schifffahrt eingesetzt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der thermische Wirkungsgrad in der gesamten Antriebskette eine entscheidende Rolle spielt und sich die künftige Entwicklung der Automobiltechnologie daher stärker auf die Verbesserung dieses Wirkungsgrads konzentrieren wird.
Wenn Sie die Grenzen der Automobiltechnologie immer weiter ausloten, bringt Sie das dazu, über die Balance zwischen Fahrkomfort und Kraftstoffverbrauch nachzudenken?
