Ещё один способ нагреть воздух в автомобильных двигателях?

Это баланс.
Вы пытаетесь поддерживать более высокую температуру в камере сгорания и повысить эффективность использования топлива. В обычном двигателе около 40 % этого потенциала теряется только из-за охлаждения. Вы теряете более 30 % прямо на выходе из выхлопной системы, поэтому для повышения эффективности используются турбокомпрессоры. Остальные 10 % — это потери на трение, в результате чего мы получаем те самые волшебные 20 % (плюс-минус несколько процентов) эффективности, которые у нас есть сейчас.

Если вы поднимаетесь слишком высоко, поршневые кольца не могут обеспечить смазку стенок цилиндра, и износ увеличивается.

Теперь, когда вы знаете, какой тип топлива используется, вам всё равно нужно смазывать стенки цилиндра. Были разработаны конструкции колец для повышения эффективности использования газа, но ни одна из них не дала надёжных результатов.

И снова всё дело в балансе. Были предприняты попытки использовать экзотические кольца и сами цилиндры для повышения тепловой эффективности многих видов летучего топлива. Но в итоге камера сгорания нагревается до уровня, на котором мы работаем сейчас.

Запуск двигателя «на горячую» обеспечивает более высокий тепловой КПД. Использование выхлопных газов для повышения эффективности работы турбокомпрессоров. И то, и другое уже сделано, и это позволило нам подняться на несколько пунктов выше 20%.

.

.

Следующим шагом будет дальнейшее устранение потерь на трение.
В настоящее время это делается (на гоночных трассах «Формулы-1») и должно стать доступным в автомобилях высокого класса через несколько лет, а затем и в обычных автомобилях с использованием свободных клапанов/электромагнитных клапанов с компьютерным управлением.
.
.
Они позволят лучше контролировать момент выпуска выхлопных газов и настраивать его, повышая эффективность турбокомпрессоров. Электронные клапаны также позволят лучше контролировать подачу топливно-воздушной смеси. Времена, когда клапаны приводились в действие маслом при различных оборотах, уходят в прошлое. На смену им приходит точность до миллисекунды, необходимая двигателю и трансмиссии в данных условиях. Хотя температура внутри цилиндра в ближайшее время не повысится, более точный контроль над клапанами приведёт к повышению степени сжатия в цилиндре и увеличению давления, что позволит эффективнее использовать любое топливо, залитое в бак.

«Если газ — это просто способ нагрева воздуха, который приводит к его расширению и повышению давления», — то это не так.

Продукты сгорания также повышают давление в замкнутом объёме, см. Закон идеального газа:

pV = нЗТ

В результате горения увеличиваются и n, и T; в момент горения V остаётся неизменным, поэтому p должно увеличиться.

Как сказал Юхист, за всю историю моторизованного транспорта было испробовано практически все возможные виды топлива. Бензин и дизельное топливо стали популярными, потому что:

1. они просты в использовании


2. они достаточно безопасны


3. Они доступны в огромных количествах, которых хватило бы для заправки почти миллиарда автомобилей.


4. их можно сделать недорого,


5. у них достаточно высокая плотность энергии, чтобы не занимать много места.

Со времён первого нефтяного кризиса в начале 1970-х годов люди пытались найти альтернативу бензину и дизельному топливу. Было опробовано множество потенциальных решений, но ни одно из них не соответствовало хотя бы одному из вышеперечисленных критериев. Революция в сфере электромобилей, произошедшая за последние несколько лет, — это первый случай, когда была найдена альтернатива, удовлетворяющая критериям 1–3 и достаточно близкая к критериям 4 и 5.

Да, люди пытались. Например, помимо бензина можно использовать дизельное топливо. Можно использовать спирты (этанол, метанол). Топливо может быть даже не жидким: можно использовать природный газ. Все эти виды топлива использовались в автомобилях. Пожалуй, самое экзотическое топливо — древесный газ, для получения которого из древесины требуется отдельная установка.

Топливо даже не нужно впрыскивать внутрь двигателя, как это делается в двигателях внутреннего сгорания. В таком случае это называется двигателем внешнего сгорания. Пожалуй, самым известным двигателем внешнего сгорания является двигатель Стирлинга. Однако у двигателей внешнего сгорания низкое соотношение мощности и веса, поэтому маловероятно, что они будут использоваться в легковых автомобилях.