¿Sería más eficiente tener un motor de combustión interna con una alta relación de compresión o un motor más pequeño con turbocompresor?

Answer 1

Para un requisito de potencia dado, por lo general, el motor más pequeño con inducción forzada es más eficiente en términos de combustible.

Se puede hacer que un motor más grande con una relación de compresión muy alta tenga una alta eficiencia térmica máxima con algunos tiempos de leva o ajustes de EGR enfriados, pero esencialmente se comporta como un motor de desplazamiento más pequeño con una eficiencia ligeramente mayor.

Lo que hace la inducción forzada es darle un rango de carga mucho más amplio sobre el cual el motor es razonablemente eficiente. Cuando un motor funciona bajo impulso, su eficiencia térmica puede ser bastante alta si el motor está bien ajustado, pero le brinda mucha más potencia que el motor de NA.

La forma en que debe pensar en todas las medidas de ahorro de combustible es que la reducción de personal se trata de hacer que el requisito de carga promedio del automóvil coincida más estrechamente con el nivel de carga de eficiencia máxima del motor y usar algo más para agregar potencia. Un sistema híbrido agrega potencia directamente a las ruedas con un motor eléctrico, mientras que un sobrealimentador o turbocompresor agrega potencia al motor.

Quizás esto se ilustra mejor con algunos gráficos, gracias a Eaton:

Aquí puede ver que el motor sobrealimentado tiene la misma eficiencia máxima de 240 g / kW-hr (correspondiente al funcionamiento sin impulso, acelerador abierto), mientras que a alta carga es un poco más sediento, con un BSFC de 290g / kW-hr. El motor turboalimentado es un poco más eficiente a 270–280g / kW-hr con carga máxima, y ​​reduce el consumo de combustible con una eficiencia máxima de 230g / kW-hr (con un impulso leve), pero 270 aún es peor que 240.

Es mucho más común que solicite 70 Nm de torque del motor que solicite 250 Nm a menos que esté en una pista de carreras, por lo que casi siempre ahorra combustible.

Básicamente, no importa cómo configure su motor de NA, el BSFC se verá como el primer gráfico, donde la eficiencia máxima se acerca a la carga máxima. La inducción forzada aumenta la eficiencia a una carga media, por lo que siempre puede usar un motor más pequeño para la misma potencia de salida.

Answer 2

Creo que estás confundiendo los problemas. Los motores de carrera de Fórmula 1 solían ser de 3 litros, normalmente aspirados o 1,5 litros turboalimentados. Puedes hacer turbo (inducción de fuerza) cualquier motor de cualquier tamaño.

Entonces, una cosa a la vez.

Mientras más combustible / aire estequiimétrico puedas quemar, más potencia disponible. Solo tienes que diseñar una forma de meter más, más rápido.

Su límite de compensación está justo debajo del punto en el que su combustible se enciende prematuramente. Puedes aumentar la compensación. relación ya sea reduciendo el volumen por encima del pistón en TDC o por inducción forzada. Ganas una mayor compresión de manera más eficiente al forzar la inducción.

Siempre tenga en cuenta que no hay una relación de línea recta entre comp. relación, potencia, par y eficiencia. En general, cuanto mayor es la relación de compresión, mayor es la potencia de salida y, en menor medida, también la eficiencia general.

Se hacen fortunas y reputaciones diseñando motores con los resultados más eficientes, dependiendo de lo que sea más importante en ese momento.

Answer 3

Suponiendo que intentara obtener la misma cantidad de energía, ¿sería más eficiente energéticamente tener un motor más pequeño con inducción forzada o uno más grande con una relación de compresión muy alta?

¿También aumentar la cantidad de impulso aumentaría efectivamente la relación de compresión?

Respondiendo a su primera pregunta, sí, un motor más pequeño y fuerte sería una mejor opción para obtener una potencia más eficiente con los cargadores súper / turbo modernos. Los súper cargadores generalmente están sobrecargados [giro más rápido que el motor], por lo que no hay retraso de turbo. Como sabrán, los motores son normalmente solo del 15% al ​​20% eficientes y esto se debe al hecho de la baja eficiencia de la combustión. El nuevo proceso STIC revela un proceso de mezcla superior al desarrollar nuevos métodos para abordar la dinámica fluctuante del motor; Un misterio que ha existido por más de 100 años.

Su segunda pregunta: aumentar el impulso aumentará efectivamente la compresión en ejecución; así uno tendría que lidiar con la detonación. Será necesario agregar intercoolers e inyección de alcohol en agua para prevenir efectivamente la detonación. La adición de agua alcohólica aumenta efectivamente la velocidad de combustión y esto es causado por la alta velocidad de difusión de hidrógeno. Esto fue descubierto por ingenieros alemanes entre la Primera y la Segunda Guerra Mundial; cuando se preguntaban por qué los aviones súper cargados tenían más potencia cuando agregaban inyección de alcohol y agua.

La llegada del turbo y la súper carga se debió al hecho de que en un motor de aspiración normal; la contrapresión de la dinámica fluctuante; esas presiones y fuerzas eventualmente cancelarán [igualar] o exceder la presión atmosférica entrante de 14.7 al nivel del mar. En realidad, un impulso de 5 psi será 5 psi + 14.7 psi será igual a una presión real de 19.7 psi; Sin embargo, uno todavía está lidiando con la presión de retorno. Muchas de las ventanas de inducción en el sistema de admisión deben ocurrir en fracciones de un segundo.

Hay muchos problemas con la alta compresión y la carga turbo / súper; ambos requieren componentes de motor más fuertes; mejor sellado del cilindro; intercoolers para reducir las temperaturas del aire entrante, mejorar la refrigeración del motor, el retraso del turbo a medida que el motor pasa de la carga normalmente aspirada a la carga súper / turbo.

Le sugiero que lea los libros del profesor Gordon P. Blair y el profesor Robert Taylor para darle una idea adecuada de sus preguntas. Sí, la alta compresión potencialmente genera una gran potencia, sin embargo, hay problemas con los que uno debe lidiar. Un turbocompresor configurado correctamente genera una potencia tremenda, especialmente si fue capaz de ejecutar un impulso de sobrepresión atmosférica de 14.7, por ejemplo, + 20 psi; De nuevo, esto requiere componentes de motor más fuertes. Gracias por sus preguntas; El desarrollo de STIC ha desarrollado un nuevo proceso de combustión de alta eficiencia que aborda el proceso de admisión, así como un nuevo proceso sensorial que puede calcular la entrega de combustible en microsegundos; se presentará el próximo octubre; esto se aplica a motores de dos y cuatro tiempos; ya estamos viendo ganancias significativas en caballos de fuerza y ​​torque; con menores emisiones! Mantenerse en contacto.

ش * o

Answer 4

Suponiendo que se refiere a un motor de combustión interna para un automóvil y a la eficiencia del combustible, voy a ir muy lejos y decir que un motor con turbocompresor sería más eficiente que un motor de alta compresión a velocidades de carretera. Si te refieres a un motor para un uso en estado estable, como un generador, entonces daría la respuesta opuesta.

Aquí está el razonamiento.

Dado, la potencia del motor es aproximadamente proporcional a la relación de compresión.

Dado, el consumo de combustible en estado estable es aproximadamente proporcional a las rpm. Excluyendo altas velocidades.

Supongamos que por eficiencia se refiere al combustible utilizado por milla recorrida.

Supongamos que los motores tienen el mismo desplazamiento.

Supongamos también que con el impulso máximo y 3000 rpm, los motores producen la misma potencia y, por lo tanto, tienen la misma relación de compresión equivalente.

Supongamos que la relación de compresión es alrededor de un muy alto 12: 1.

Y, por último, dado que los motores producen aproximadamente la misma potencia, asumiremos que usan el mismo engranaje para dar la misma sensación de rendimiento.

Teniendo en cuenta los supuestos anteriores, si aceleraras a 60 mph a toda velocidad, los dos motores harían aproximadamente lo mismo con el turbo a máxima potencia y tendrían el mismo consumo de combustible. Pero en un estado estable de 60 mph, el turbo estaría sin impulso y, por lo tanto, tendría una relación de compresión más baja, lo que significa menos aire en el cilindro por carrera y menos combustible necesario. Por lo tanto, el turbo le brinda el rendimiento del motor de alta compresión cuando es necesario, pero reduce el consumo de combustible a velocidades constantes.

Answer 5

Para los mismos requisitos de potencia, el motor más pequeño con turbocompresor es más eficiente.

Primero, el motor turboalimentado permite que el motor obtenga la cantidad suficiente de aire para una buena mezcla y quema de combustible para obtener la máxima potencia.

En segundo lugar, el tamaño y el peso del motor afectan el consumo de combustible de los motores. Los motores más pequeños con peso ligero ahorran más combustible que los motores más grandes.