内燃エンジンは、効率の点で外燃エンジンや電気エンジンとどのように比較されますか?

1.内燃機関 (ICE):

- ICE は燃料を機械エネルギーに変換するのに非効率的です。通常、ガソリンのエネルギーの 20 ～ 35% のみが推進力に利用され、残りは熱と排気ガスとして失われます。

- ICE の効率は、エンジンの種類 (ガソリン、ディーゼルなど)、設計、動作条件、技術の進歩によって異なります。直接燃料噴射、ターボ過給、可変バルブタイミングなどの技術を備えた最新の ICE は、より高い効率を達成できます。

2.外部燃焼エンジン (ECE):

- 蒸気エンジンやスターリング エンジンなどの ECE は、外部熱源 (ボイラーや太陽エネルギーなど) を使用して蒸気を生成し、その蒸気が膨張してピストンを駆動したり、タービンを回転させて電力を生成します。

- ECE は燃焼プロセスを機械エネルギー生成から分離し、熱をより適切に制御し、エネルギー損失を削減できるため、ICE よりも効率的です。

- ECE の効率は、特定の設計、燃料の種類、動作条件によって異なります。一部の高度な ECE システムは、最大 40 ～ 50%、あるいはそれ以上の効率を達成できます。

3.電気エンジン:

- AC 誘導モーターや DC モーターなどの電気エンジンは、電磁相互作用を通じて電気エネルギーを機械エネルギーに直接変換します。

- 電気モーターは効率が高く、90% 以上の効率を達成できます。これは、電気モーターに供給される電気エネルギーのほとんどを機械動力の生成に利用することを意味します。

- 電気自動車の全体的な効率は、電気モーター、バッテリー、パワーエレクトロニクス、回生ブレーキシステムの効率などの要因によって決まります。先進的な電動パワートレインは 80% を超える効率を達成できます。

エンジン効率の比較では、燃料から動力までのエネルギー経路全体を考慮する必要があることに注意することが重要です。たとえば、電気エンジンはモーター効率が高くなりますが、全体的なエネルギー効率を考慮する場合は、発電および送電プロセスの効率を考慮する必要があります。

さらに、異なるエンジンタイプの効率は、特定の用途や動作条件に応じて異なる場合があります。たとえば、特定のタイプの ICE は高負荷でより効率的である一方、電気エンジンは低速または回生ブレーキ中により優れたパフォーマンスを発揮する可能性があります。

全体として、電気エンジンは 3 種類のエンジンの中で最も高いエネルギー効率を提供し、外燃エンジン、内燃エンジンがそれに続きます。