A "belső égésű" motor hatékonysága a helyreállított mechanikai teljesítmény és az üzemanyag által szolgáltatott hőteljesítmény aránya . Ezt a hozamot mindig növeli a Carnot-hozam , és ez a hőmérséklet-különbségtől függően változik. A belső égésű motorok hatékonysága ezért eltérő lehet a felhasználás típusától és a figyelembe vett üzemanyagoktól függően. Például a gépjármű-használatra szánt legjobb gyártású motorok hatékonysága akár szikragyújtású benzinmotor esetén akár 36%, a dízelmotor esetében pedig 42%, míg a legjobb nehézolaj ipari motorok elérhetik az 50% -ot.
A belső égésű motorok legjobb hatékonyságát csónakokhoz vagy erőművekhez szánt nehéz fűtőolajat égető ipari dízelmotorok érik el. Hozamuk megközelíti az 50% -ot. Ezek a nagy teljesítményű motorok ( 7500 és 90 000 kW között ) hosszú ütemű kétütemű motorok (a dugattyú átmérőjének több mint kétszerese), több bar nyomásfokozást biztosító turbófeltöltőkkel felszerelve .
Hajtórudjaik nem közvetlenül működtetik a dugattyúkat, hanem csúsznak , így a dugattyúk nem kapnak oldalirányú nyomást és nagyon keveset kopnak. Az ilyen motor élettartama meghaladja az 50 évet. Ezek a nagyon lassan forgó motorok a csúszkák miatt nagyon magasak. 90 megawattos motor esetén a forgási sebesség 65 és 100 ford / perc között mozog, és lehetővé teszi a sebességváltó nélküli propeller közvetlen meghajtását, ami segít minimalizálni a súrlódást, csökkenteni a karbantartást és javítani a teljesítményt. A magasság meghaladja a 17 métert (hat emelet), a tömeg meghaladja a 2000 tonnát, a hengerek átmérője pedig körülbelül 1 m .
Ezeknek a motoroknak gyakran vannak szívónyílásaik és kipufogószelepük. Az ilyen hatékonyság elérése érdekében a kipufogógázok energiájának egy részét turbó-generátorokon keresztül nyerik vissza, és szinkron gépek segítségével visszavezethetők a tengelyvezetékbe .
Az autóipari felhasználásra szánt legjobb motorok hatékonysága optimális körülmények között magas, szikragyújtású benzinmotor esetén 36% , nagy nyomású közös nyomócsöves dízelmotor esetén pedig 42% .
Ezek az értékek azonban nagymértékben függenek a motor működési pontjától, és nagy terhelésű működésnek felelnek meg. Gépjármű-használat esetén a jelenlegi használat megköveteli a motor gyors változtatását a sebesség és a teljesítmény széles tartományában. A motorok ezért gyakran messze működnek ideális működési helyüktől. „Általános szabály, hogy a gépjárműveket rövid utakra használják beépített területeken, ami végül kis terhelés mellett megterheli a motorokat. Ilyen körülmények között a hozam leromlik, az értékek csak 15% -ot érnek el. "
Javítani lehet az égésű motorok hatékonyságát olyan motorok létrehozásával, amelyek hatékonysága különböző terheléseknél javul, vagy optimalizálhatjuk működését meglehetősen szűk tartományban, de megfelelő sebességváltó példát ( HSD ) igényelünk . Az alábbiakban számos, évtizedek óta tanulmányozott megoldást tárgyalunk.
A tartozékok által felhasznált energia kivételével ezek a veszteségek hővé alakulnak.
Segítségével elektromos, pneumatikus vagy hidraulikus szelep kontrollok , finom szabályozás .
Bizonyos felhasználásokban és különösen az autóban a legnagyobb nehézséget a hatékonyság jelentős csökkenése jelenti közbenső terheléseknél. A motor teljesítményének növelésére való hajlam a vezetési kényelem javítása érdekében azt is jelenti, hogy a motorokat egyre alacsonyabb terhelések mellett használják, ami tovább rontja a helyzetet. Ezért kívánatos törekedni a közbenső terhelések hatékonyságának javítására.
Motorok, amelyek kikapcsolják a hengerek egy részétEzekben a motorokban a szelepek néhány hengeren leállnak, ha alacsony a kereslet. A fennmaradó hengerek ekkor nagyobb terheléssel, tehát jobb hatékonysággal működnek. A mechanikus rendszer egyre összetettebbé válik, és a hatástalanított hengerek továbbra is generál súrlódási veszteségek csak a szívási veszteségeket eltávolították. A motor hőmérlegének kezelése bonyolult. Ezt a csúcskategóriás, nagy térfogatú autóknál alkalmazzák, általában több hengersorral.
Változtatható kompressziós motorok (VCR)Mechanikus rendszerek révén a kompresszió a motor terheléséhez igazítható. Az alkalmazott rendszerek többsége a motor nagy részeinek elmozdulását vonja maga után, ami mechanikai vagy sebességváltási korlátokat okoz. Az egyik kivétel az MCE-5 motor , amelynek motorblokkja egy darabban marad. Ez a motor közel van az iparosodáshoz .
A változó tömörítés megkönnyítené a HCCI motor megvalósítását .
Változtatható emelőszelepekVannak mechanikus változó felvonó rendszer (mint például a V-TEC rendszer Honda), vagy mások, anélkül bütyköstengelyek pneumatikus, hidraulikus vagy elektromos vezérlő, úgynevezett camless .
A henger kitöltése az Atkinson-ciklus segítségével változtatható , részterhelés mellett javítva a hatékonyságot. A nyitás előrehaladását és késleltetését valós időben is módosítják a motor pillanatnyi paramétereinek függvényében. Az egyik célkitűzés különösen az, hogy ne legyen többé a szívó fojtószelep, ezzel korlátozva az áramlás veszteségeit. Ez megkönnyítené a HCCI motor megvalósítását is .
Az elektromos szelepeknél a változtatható emelés mellett az elosztási veszteségek is csökkennek, mert a szelepemelés elektromos fogyasztása kevesebb energiát igényel, mint egy hagyományos vezérműtengely. Néhány teherautó-motornál pneumatikus emelőszelepeket használnak.
Állítsa le a motort, ha nem használjaA közlekedési szolgáltatás olyan megállókat foglal magában, amelyek gyakran előfordulhatnak a városi használatban. Terhelés nélkül a hatékonyság nulla, és az alapjárati fogyasztás egyszerűen megtakarítható a motor leállításával és szükség esetén újraindításával.
A tűcsapágyak kisebb súrlódással rendelkeznek, mint a siklócsapágyak, de a hajtórudakat nem lehet szétszerelni, és a főtengelyt és az összekötő rudakat össze kell szerelni. Nem alkalmas nagy átmérőjű hajtókákhoz. Mivel a hajtórudak könnyebbek, ez elősegíti a gyors fordulatot is.
Ez egy általános technológia a motorkerékpár-motorokban. Az egyik a néhány autóipari alkalmazások volt a Panhard motor a 1950-es és 1960-as években , melyben két lapos henger.
Dugattyúk oldalirányú erőfeszítések nélkülA Revetec motor olyan rendszert kínál, amely a hajtókar / főtengely rendszert kettős bütyökre cseréli, teljesen megszünteti az oldalirányú erőket. Mivel a dugattyúkat a bütyökön gördülő csapágyak hajtják, nyereség tapasztalható a lineáris mozgás forgó mozgássá történő átalakításában is, mert nincsenek sima csapágyak. Az utolsó prototípus maximális hatékonysága eléri a 38% -ot egy olyan gyújtómotornál, amelynek időzítése és hengerfejje viszonylag primitív. Ez a motor prototípusainak második generációja.
Az MCE-5 motor , amelynek fő célja, hogy változó kompressziós motor legyen, további előnyként kínálja a dugattyúkra ható oldalirányú erők oszcilláló hajtóművel történő megszüntetését. Forgattyústengellyel és hajtórudakkal rendelkezik.
A kipufogógáz-energia visszanyerése turbinávalA turbófeltöltők a kipufogógázból származó energiát használják a beömlő gázok összenyomására.
Az is lehetséges, hogy a turbinát összekapcsolják a hajtótengellyel, hogy visszanyerjék az egyik erőegységet ( turbó-vegyes motorok (be) ). A redukciós vonat összetett, és ez csak korlátozott teljesítménytartomány esetén működik helyesen. Ezt a megoldást repülőgép-hajtóműveken fejlesztették ki az 1940- es évek végén, és jelenleg Detroit Diesel, valamint Scania és Volvo teherautó- motoroknál használják (2017 óta).
Hűtési energia visszanyeréseA hatütemű Crower motor visszanyeri a hűtési hőt azzal, hogy vizet juttat a hengerbe, ami az égési ciklus mellett kiegészítő gőzgép-ciklust hoz létre. A meglévő prototípusokról alig van adat, és úgy tűnik, hogy a fejlesztés leállt (lásd: Vízmotor ).
A Bajulaz hatütemű motor visszahozza a hőt a hengertől különálló égéstérből. Ezt a hőt használják fel a levegő előmelegítésére, amelynek tágulását az ötödik szakasz során fogják felhasználni.
A Velozeta motor visszanyeri a hűtés és a kipufogó hőt azáltal, hogy a kipufogógáz alatt a levegőt közvetlenül a hengerbe juttatja. További előnye, hogy csökkenti a szennyezést a henger jobb letapogatása miatt.
A hővisszanyerő motor összekapcsolja az Ericsson külső égésű motort a hagyományos hőmotorral . A két rendszer közötti kapcsolatot többfunkciós dugattyú biztosítja. Összességében 65% -os hozam várható.
Kétütemű motorokAz egyszerű kétütemű motorok, bár kisebb súrlódási veszteséggel bírnak, különböző okokból gyakran alacsonyabb hatékonyságúak, mint a négyütemű motorok:
A jelenleg a legjobb hatásfokú ipari dízelmotorok lassú kétütemű motorok, nagyon magas turbó-kompresszióval, nagyon hosszú lökettel és szívószeleppel .
A gépjárművek kétütemű közvetlen befecskendezésű motorjainak tesztjei érdekes eredményeket szolgáltattak a hatékonyság szempontjából, de a forgattyúházon történő átsöpöréssel járó olajszennyezéssel kapcsolatos szennyezési problémák nem tették lehetővé a szennyezésgátló előírások betartását. - jelenlegi szennyezés .
Kombinálja a különféle megoldásokatNéhány fent leírt megoldás kombinálható, ezeknek a kombinációknak a hatása többé-kevésbé kumulatív. Például az alacsony súrlódású Revetec motor teljes mértékben profitálhat a változtatható emelőszelep-rendszerből. A változtatható kompressziójú motor és a változó emelésű szelepek kombinációja pozitív, de az előnyök nem adódnak teljesen .