내연 기관에 사용되는 전기 형태의 난방이 아닌 이유

내부 연소 엔진 (ICE)의 전체 임무는 열을 기계 에너지로 전환하는 것이므로 전기 가열 방법이 왜 더 대중적이지 않습니까? 이유가 있어야한다는 것을 알고 있습니다. 나는 전기 자동차 나 다른 것에 대해 이야기하는 것이 아니라, 전기를 사용하여 가열하고 일을합니다.

매우 효율적이지 않기 때문입니다.

내연 기관의 주요 장점은 연료 (가솔린, 디젤)의 에너지 밀도가 매우 우수하다는 것입니다. 상대적으로 작고 가벼운 탱크에서 먼 길을 갈 수 있습니다. 그들의 단점은 그들이 매우 효율적이지 않다는 것입니다. 연료의 대부분의 에너지는 마찰과 열로 손실되며, 아주 작은 부분 (<35 %) 만 실제로 기계적인 운동으로 변합니다.

전기 자동차는 매우 효율적이기 때문에 훌륭합니다. 그들이 사용하는 연료 (배터리)는 그들이 저장하는 에너지의 양에 대해 휘발유 나 디젤만큼 작고 가벼운 곳은 아니지만, 전기 모터는 그 에너지의 90 % 이상을 기계 운동으로 바꿀 수 있습니다.

전기를 사용하여 공기를 가열하고 압력 변화에 따라 엔진을 가동하면이 두 가지 시스템의 최악의 측면을 결합하게됩니다.

다른 답변은 에너지 손실과 관련하여 좋은 답변을 제공하지만 고려해야 할 추가 사항이 있습니다.

지구상에서 몇 킬로와트의 작은 실린더에서 공기를 가열 할 계획입니까? 일반적인 4 기통 자동차 엔진은 100 킬로와트의 전력을 생산하기 때문에 효율이 가장 좋은 경우는 아마도 33 % 정도일 것입니다 (Atkinson-cycle-engine이 아닌 경우). 따라서 300 킬로와트의 전기 가열이 필요하며 그중 하나의 실린더 점유율은 75 킬로와트입니다.

더구나, 특정 시점 (압축 행정과 팽창 행정 사이)에서 공기를 가열해야합니다. 최상의 효율성을 위해이 두 스트로크 사이에서 가열이 매우 일시적이어야하지만 이제 전체 팽창 스트로크를 사용하여 공기를 가열 할 수 있다고 가정하겠습니다. 네 스트로크 중 하나는 순간 전력이 4 (스트로크 수)에 75 킬로와트 또는 300 킬로와트가되어야한다는 것을 의미합니다. 실린더 당!

300 킬로와트 전기 발열체를 보셨습니까? 있다면 2 리터 엔진의 86mm 스트로크 x 86mm 보어 실린더 안에 이러한 발열체를 넣을 방법이 없다는 것을 알고있을 것입니다. 압축 비율이 10이면 세로 방향으로 약 8.6mm 만 사용할 수 있기 때문에 실제로 훨씬 작은 공간에 맞아야합니다.

추운 핀란드 겨울 동안 사용하는 1900W 전기 인테리어 히터조차 86mm x 8.6mm보다 훨씬 큽니다. 그리고 그것은 단지 1.9 킬로와트이며, 300 킬로와트보다 훨씬 적습니다.

히터를 외부에 두는 것, 즉 엔진으로 전달되기 전에 공기를 가열하는 것은 불가능합니다. 이 경우 압축 행정에서도 공기 압력이 상승하여 팽창 행정의 압력 증가에 대응합니다. 압축 행정 중에는 공기가 차갑고 팽창 행정 중에는 공기가 뜨거워 야합니다. 따라서 발열체는 실제로 엔진 내부에 있어야합니다.

tl; dr
내연 기관 은 모든 열을 기계적 작업으로 전환 할 수 없습니다 . 그리고 열원이 있다면 왜 난방에 사용하지 않습니까?

모든 열 사이클, 예를 들어 카르노 사이클 (이상, 가장 효과적인), 오토 사이클 (이상화 된 가솔린 엔진), 디젤 사이클 (이상화 된 디젤 엔진), 클로스-랭킨 사이클 (이상적인 증기 터빈)은 정의에 의해 열의 일부를 소산합니다. 실제 엔진은 훨씬 적은 에너지를 기계 작업으로, 더 많은 에너지를 열로 변환합니다.

기계적 에너지의 일부는 배터리를 충전하고 스파크 플러그, ECU 및 기타 시스템에 전력을 공급하기 위해 교류 발전기에 의해 소비됩니다. 나머지는 실제 동작에 사용됩니다.

전기 히터 만 사용하면 엔진에서 모든 열을 버리고 기계 작업의 일부를 사용하여 자동차를 가열합니다. 이중 폐기물입니다. 우리가 공기 가열을 사용한다면 우리는 엔진에서 낭비되는 에너지의 일부를 크게 사용했습니다.

예를 들어 Skoda Fabia 1.2 HTP 의 연료 소비와 운전 경험을 스테레오, AC 및 시트 히터와 비교하십시오. 모든 시스템이 켜져 있으면 휠보다 교류 발전기에 더 많은 전력이 공급되기 때문에 소비가 크게 높아지고 가속도가 크게 떨어집니다. AC를 끄는 것은 일반적으로 그러한 차를 추월하려고 할 때 사용되는 전술입니다.

전기 독립형 난방 및 전기 시트 히터는 편의성을 높이기 위해 추가 옵션으로 사용됩니다. 주변 온도에 관계없이 가열하는 데 1 분도 걸리지 않습니다. 반면 엔진을 예열하는 데는 주변 온도와 관련하여 몇 분에서 수십 분이 걸립니다.

참고 사항 엔진이 과열 된 경우 난방을 완전히 켜는 것이 좋습니다. 열의 일부가 고장 / 과부하 된 라디에이터에서 기내로 리디렉션됩니다.

ICE의 목적은 화학 에너지를 운동으로 변환하는 것입니다. 연료 자체를 발화시키지 않고 실린더 내에서 입자를 빠르게 팽창시켜 압력을 발생시켜 피스톤에 힘을 가하기 위해 연료를 점화시켜이를 수행합니다. 열은 그러한 팽창에서 작용하는 많은 요인 중 하나입니다. 그러나 연소와 관련된 화학 반응에서 여러 가지 다른 요소가 작용합니다. 단순히 전기 열로 공기를 빠르게 가열하여 시뮬레이션 할 수 없었습니다. 화학 에너지를 열로 변환하는 것도 전기를 열로 변환하는 것보다 효율적으로 수행하는 것이 훨씬 쉽습니다.

그러나 우리는 내연 기관에서 열을 발생시키기 위해 전기 시스템을 사용합니다. 그것들을 블록 히터라고합니다.

대부분의 의견과 게시물에서 지적했듯이 기계적 에너지로 변환되는 열은 아니며 피스톤을 통한 점화 된 연료 (연소)의 힘입니다. 열은 대부분 낭비되는 에너지이며, 냉각수에 의해 흡수되어 전달됩니다.

그러나 극한의 온도에서 기름의 점성이 높아져 이동하는 데 더 많은 에너지가 필요합니다. 이로 인해 냉각을 시도 할 때 엔진이 손상되거나 시스템을 전혀 작동하지 않을 수 있습니다. 블록 히터는 쉽게 시동 할 수 있도록 엔진의 특정 부품을 이상적인 작동 온도에 가깝게 유지하도록 설계되었습니다.

따라서 이미 가동중인 엔진에서 추가 열을 발생시키기 위해 전기가 필요하지 않지만 엔진은 엔진이 꺼 졌을 때 따뜻하게 유지하기 위해 사용합니다.

나는 당신이 무슨 말을하는지 알지 못하고 일을하지만 86 세 이전의 Lancia Delta 특집 전기 오두막 난방은 그것이 당신이 말하는 것입니까?

엔진에 유도 된 공기를 가열하려는 경우 차가운 공기의 밀도가 높아 연소에 사용할 수있는 산소가 가장 많기 때문에 이는 나쁜 생각입니다.

첫 번째 질문-어디서 전기를 얻습니까? 우리가 사용하는 전기는 수력, 지열 등의 다른 공급원에서 비롯됩니다. 전환 손실과 결합하여 직접 사용할 수있는 석탄 등의 다른 연료를 사용하여 열을 공급하는 것이 효과적임을 의미합니다. 이제 지구 온난화로 재생 에너지를 향해 나아가고 있습니다.

열 은 에너지의 한 형태이지만 전기와 비교하면 더 느립니다. 그것에서 일을하기가 어렵습니다. 따라서 전기 공급원이 있다면 전기 모터에서 99 % 효율로 전기를 사용하는 것보다 무언가를 가열 한 다음 열에서 30 % 효율로 열을 추출하는 것이 훨씬 더 좋습니다. .

그리고 볼츠만 상수도 언급하지 않았습니다!