电车的电机效率达90%以上,发动机热效率只有35%,浪费太多了吗?
汽油燃烧产生能量,推动汽车移动,实际上就是把汽油燃烧的能量转化成了机械能。但这个转化效率是很低的,普通发动机的热效率也就35%左右,好点的能到40%。也就是说汽油的总能量是100份,最多只有40份转化成了让曲轴转动的机械能,其他都浪费掉了。要是以汽油为参考,100升汽油燃烧,只有40升真正用来让发动机运转。这个转化效率为什么这么低,不能通过技术提高一些吗?

不能,这是先天性的,受到了物理定律的限制。根据热力学第二定律,任何热机都不可能将全部热能转化为机械能,必须向低温物体排放废热,这是根本性物理限制。发动机工作需要经过多级转换,汽油中的能量要先经过燃烧才能释放。我们能利用的就是它瞬间产生的压力,去推动活塞移动,带动曲轴旋转,往外输出机械功,只有这个功才是有用的。
我们能做到的,只有把这个压力最大程度上转化成机械能。比如增加压缩比,使压力最大程度的去推动活塞。各种燃烧技术,点火时机等,都是为了让机械能转化得更多。做到极致了,只能使热效率达到35%左右。早期没有这么高技术时,热效率达到30%就算很高了。

而汽油燃烧产生的能量,除了压力以外,更多的其实是热量,燃烧生热嘛。我们把任何东西点燃,产生最多的都是热量。发动机中,这个热量大约能占到40%,这是无法避免的,也没法把这个热量转化成机械能。大多都会通过废气的形式排出车外。还有一部分热量是被缸体吸收,还需要通过冷却液给缸体降温,热量在水箱中散发掉。热量是主要的浪费。

还有一种浪费是各种摩擦阻力,活塞、轴承、气门等运转摩擦,吸气排气的阻力,这些也能消耗一定的能量。最后还有极少量的是,未完全燃烧产生的损失。在某些工况下,一些汽油没有完全燃烧,能量还没发挥出来,就被排出去了,也是一种浪费。所以说,热效率能做到35%,已经是尽最大能力了。

电车上的电机效率可就厉害了,效率能轻松达到90%以上,有的能达到98%,这个效率真是相当高了,几乎能把所有电能都转化成机械能。这是因为它的转换路径简单,电能转换成磁场,使电机转动。没有燃烧产热这个环节,没有大量的热产生。只有线圈通电会轻微发热,这个热量是很少的。它的转动靠轴承降低摩擦,摩擦力也是极小的,没有压缩排气这种阻力。所以,整体的热效率就会非常高。

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