Efficienza di un motore a combustione interna: conosciamo l'efficienza a confronto
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Tra le molte caratteristiche dei vari meccanismi dell'auto, il fattore decisivo è Efficienza di un motore a combustione interna. Per scoprire l'essenza di questo concetto, devi sapere esattamente cos'è un classico motore a combustione interna.
L'efficienza di un motore a combustione interna: che cos'è?
Innanzitutto, il motore converte l'energia termica che si genera durante la combustione del carburante in una certa quantità di lavoro meccanico. A differenza dei motori a vapore, questi motori sono più leggeri e compatti. Sono molto più economici e consumano combustibili liquidi e gassosi rigorosamente definiti. Pertanto, l'efficienza dei motori moderni viene calcolata in base alle loro caratteristiche tecniche e ad altri indicatori.
L'efficienza (coefficiente di prestazione) è il rapporto tra la potenza effettivamente trasmessa all'albero motore e la potenza ricevuta dal pistone per l'azione dei gas. Se confrontiamo l'efficienza di motori di diversa potenza, possiamo stabilire che questo valore per ciascuno di essi ha le sue caratteristiche.
L'efficienza effettiva del motore dipende da varie perdite meccaniche nelle diverse fasi di funzionamento. Le perdite sono influenzate dal movimento delle singole parti del motore e dal conseguente attrito. Questi sono pistoni, fasce elastiche e vari cuscinetti. Queste parti causano la maggior quantità di perdite, rappresentando circa il 65% del loro totale. Inoltre, le perdite derivano dal funzionamento di meccanismi come pompe, magneti e altri, che possono arrivare fino al 18%. Una piccola parte delle perdite sono le resistenze che si verificano nel sistema di alimentazione durante il processo di aspirazione e scarico.
Soprattutto, l'efficienza diminuisce a causa delle perdite di calore. La centrale elettrica riscalda tutti gli elementi del sistema, inclusi il liquido di raffreddamento, il radiatore di raffreddamento e il riscaldatore, insieme a questo, il calore viene perso. Parte è persa insieme ai gas di scarico. In media, le perdite di calore rappresentano fino al 35% dell'efficienza e l'efficienza del carburante per un altro 25%. Un altro 20% è occupato da perdite meccaniche, ad es. su elementi che creano attrito (pistoni, fasce, ecc.). Gli oli motore di alta qualità aiutano a ridurre l'attrito, ma questo fattore non può essere completamente eliminato.
Data la bassa efficienza del motore, è possibile presentare più chiaramente perdite, ad esempio sulla quantità di carburante. Con un consumo medio di carburante di 10 litri ogni cento chilometri, bastano solo 2-3 litri di carburante per superare questo tratto, il resto è una perdita. Un motore diesel ha meno perdite, così come un motore a combustione interna con equipaggiamento a palloncino a gas. Se il tema dell'elevata efficienza del motore è fondamentale, allora ci sono opzioni con un coefficiente del 90%, ma si tratta di veicoli elettrici e auto con motore ibrido. Di norma, il loro costo è leggermente superiore e, a causa delle specificità del funzionamento (è necessaria una ricarica regolare e l'odore di marcia è limitato), tali macchine sono ancora rare nel nostro paese.
Confronto dell'efficienza del motore: benzina e diesel
Se confrontiamo l'efficienza di un motore a benzina e diesel, va notato che il primo di essi non è sufficientemente efficiente e converte solo il 25-30% dell'energia generata in azione utile. Ad esempio, l'efficienza di un motore diesel standard raggiunge il 40% e l'uso del turbocompressore e dell'intercooler aumenta questa cifra al 50%.
Entrambi i motori, nonostante la somiglianza del design, hanno diversi tipi di formazione della miscela. Pertanto, i pistoni di un motore a carburatore funzionano a temperature più elevate che richiedono un raffreddamento di alta qualità. Per questo motivo l'energia termica che potrebbe trasformarsi in energia meccanica viene dissipata inutilmente, abbassando il valore di efficienza complessiva.
Tuttavia, per aumentare l'efficienza di un motore a benzina, vengono adottate alcune misure. Ad esempio, è possibile installare due valvole di aspirazione e scarico per cilindro, invece di una valvola di aspirazione e una di scarico. Inoltre, alcuni motori hanno una bobina di accensione separata per ciascuna candela. Il controllo dell'acceleratore in molti casi viene eseguito con l'aiuto di un azionamento elettrico e non con un normale cavo.
Efficienza del motore diesel: efficienza notevole
Il diesel è una delle varietà di motori a combustione interna, in cui l'accensione della miscela di lavoro viene effettuata a seguito della compressione. Pertanto, la pressione dell'aria nel cilindro è molto più alta di quella di un motore a benzina. Confrontando l'efficienza di un motore diesel con l'efficienza di altri modelli, si può notare la sua massima efficienza.
In presenza di basse velocità e di grande cilindrata, l'indice di efficienza può superare il 50%.
Occorre prestare attenzione al consumo relativamente basso di gasolio e al basso contenuto di sostanze nocive nei gas di scarico. Pertanto, il valore dell'efficienza di un motore a combustione interna dipende interamente dal suo tipo e dal suo design. In molti veicoli, la bassa efficienza è compensata da vari miglioramenti per migliorare le prestazioni complessive.
