L'efficacité thermique, le rapport de la production de travail mécanique pour la consommation d'énergie thermique, est un facteur crucial dans l'optimisation des moteurs comme les moteurs à combustion interne (glace) et les turbines à gaz. Voici quelques stratégies pour augmenter l'efficacité thermique:
1. Amélioration de la combustion:
* Ratios de compression plus élevés: L'augmentation du rapport de compression dans les ICE augmente la température et la pression des gaz de combustion, conduisant à une efficacité thermique plus élevée. Ceci est limité par des facteurs tels que le coup (allumage prématuré) et les contraintes mécaniques.
* Mélanges de combustible à air plus maigre: L'exécution de mélanges plus maigres (plus d'air, moins de carburant) augmente l'efficacité en réduisant la consommation de carburant, mais cela peut également entraîner des températures de combustion plus élevées et des dommages potentiels.
* Systèmes de combustion avancés: Des technologies telles que l'injection directe, la charge stratifiée et la synchronisation de la valve variable améliorent le contrôle de la combustion et l'efficacité énergétique.
* Propriétés de carburant optimisées: L'efficacité du moteur peut être améliorée en utilisant des carburants avec un nombre plus élevé de cétane (diesel) ou des nombres d'octane (essence) qui brûlent plus complètement.
2. Réduction de la perte de chaleur:
* Isolation améliorée: Les composants du moteur isolant comme la culasse et le collecteur d'échappement réduisent la perte de chaleur à l'environnement environnant.
* Recirculation des gaz d'échappement (EGR): L'introduction d'une partie des gaz d'échappement dans la chambre de combustion abaisse la température de combustion maximale, réduisant la perte de chaleur et les émissions.
* Systèmes de refroidissement avancés: Les systèmes de refroidissement efficaces peuvent éliminer l'excès de chaleur du moteur tout en minimisant l'énergie utilisée pour le refroidissement.
3. Amélioration de la récupération d'énergie:
* turbocompresseur: L'utilisation de turbocompresseurs pour pressuriser l'air d'admission augmente la puissance et l'efficacité en utilisant l'énergie du gaz d'échappement.
* Récupération de chaleur des déchets: La capture de la chaleur du gaz d'échappement à d'autres fins, comme alimenter un générateur électrique ou des systèmes de chauffage, peut améliorer l'efficacité globale.
* Systèmes hybrides: L'intégration des moteurs électriques aux ICE permet le freinage régénératif, la capture de l'énergie cinétique pendant la décélération et le stockage pour une utilisation ultérieure.
4. Conception avancée du moteur:
* Moteurs à haute efficacité: Les moteurs modernes intègrent des fonctionnalités telles que le lifting variable de soupape, le calage optimisé des soupapes et les composants à faible friction pour une efficacité améliorée.
* conception de turbine à gaz: Les conceptions de turbine à gaz avancé utilisent une compression et une expansion de compression et une expansion à plusieurs étapes, des matériaux avancés et des systèmes de combustion optimisés pour une efficacité thermique plus élevée.
* Développements de moteur à combustion interne: Les chercheurs explorent de nouveaux concepts de moteur comme le moteur à piston libre et le moteur de détonation d'impulsions, qui promettent une efficacité plus élevée.
5. FUILLES D'ALTERNATIONS:
* Biofuels: Les biocarburants comme l'éthanol et le biodiesel peuvent fournir une source d'énergie renouvelable avec des avantages d'efficacité potentiels par rapport aux carburants traditionnels.
* combustibles hydrogène: Les piles à combustible à hydrogène offrent une efficacité thermique élevée, bien que les infrastructures actuelles et le coût restent des défis.
dispositifs pour une amélioration de l'efficacité:
* turbocompresseurs: Améliorer l'efficacité énergétique en utilisant l'énergie des gaz d'échappement pour faire pression sur l'air d'admission.
* Systèmes de récupération de chaleur des déchets: Capturez la chaleur des gaz d'échappement à d'autres fins, en réduisant la perte d'énergie globale.
* Unités de contrôle électronique (ECUS): Optimiser les performances du moteur en ajustant les paramètres tels que le rapport air-carburant, le synchronisation d'allumage et la synchronisation de la valve.
Remarque: La stratégie idéale pour augmenter l'efficacité thermique dépend du type de moteur, de l'application et des résultats souhaités spécifiques. Cela implique souvent une combinaison d'approches multiples.
