很難理解為什麼會有如此多的人關注電動汽車動力續航縮減的問題,新能源汽車的保有量其實在接近700萬臺,超兩億零幾千萬臺的私家車大多數還是燃油車;所以關注點應當更多放在燃油車的油耗上,而不是選擇性忽視這個問題,讓消費者排斥電驅車而繼續“沉迷”於內燃機。這樣雖然短期內還能保住自己的飯碗,然而一旦電驅車做到在主流車價格區間內與燃油車同價同質,這批燃油車的“鐵桿”人設崩塌的後果會很嚴重哦。
冬季的燃油車為何油耗會飆升?
一般觀點認為是使用暖空調導致,這個觀點是錯誤的,但也不能說一點關係都沒有,燃油車的空調系統分為兩路。
- 壓縮機,冷風
- 水迴圈,熱風
冷空調確實會大幅提升油耗,因為製冷需要用到壓縮機;壓縮機的功能是為氣態的製冷劑加壓,驅動製冷劑在管路內迴圈流動,說白了就是“推動製冷劑”。製冷劑被推到冷凝器進行降溫,到膨脹閥之後變成溫度更低的液態;常用的製冷劑是不會破壞臭氧層的四氟乙烷(R-134a),沸點是零下26.2℃,超低溫就能沸騰。
真正的製冷是在蒸發箱裡完成,製冷劑流到蒸發器裡會瞬間沸騰,因為蒸發器的溫度超過零度;蒸發的過程會吸收蒸發器的熱能,熱能被吸收就等於降溫,熱能會從高溫物體傳導至低溫物體——這個知識點很重要。最後鼓風機把低溫空氣吹到蒸發器上,空氣中的熱能就會傳導至蒸發器上使其升溫,於是空氣變成了“冷風”,蒸發器升溫後繼續用於沸騰製冷劑,這是製冷的原理,家用空調也一樣。
上述原理說明了製冷劑在壓縮機裡是氣態,在小小的壓縮機和狹窄的管路里呈氣態的製冷劑,想要驅動它運轉流動需要很大的動能;折算後需要好幾百公斤力,也就是3~6PS(公制馬力),1PS等於七十五公斤力。
這個資料可能不好理解,那就換算成功率(kw)吧,壓縮機的峰值功率都會有5kw左右。
壓縮機本身是沒有動力元的,運轉需要其他動力元來帶動,燃油車唯一的選項就是內燃機,也就是汽車最核心的“發動機”;開啟壓縮機之前,發動機只是帶動壓縮機的帶輪空轉,開啟A/C(空調開關)後,壓縮機內部的電磁離合器讓活塞與帶輪吸合,隨後就要開始“費力的壓縮”了。
假設壓縮機按照峰值5kw的功率運轉,發動機以2000rpm輸出的功率原本是20kw,開啟空調後就變成了(20-5=15kw),1kw=1.36馬力,減少了五千瓦等於減少了510公斤力。這就會讓車輛的動力明顯下降,直觀的感受是相同轉速的加速變慢、車速降低;如果能適應變差的動力和速度則不會增加油耗,反之想要以養成的駕駛習慣正常駕車,需要的就是拉高轉速、保證發動機輸出25kw的功率,做到5kw的動力用於製冷、20kw的動力用於行駛。
轉速×扭矩÷常數=功率,補償動力的方式是拉昇轉速,轉速指內燃機曲軸每分鐘的轉速;四衝程機曲軸轉兩圈做功一次,轉速高了耗油量肯定更大,所以使用冷空調會費油。
暖風並不費油,因為不用壓縮機
燃油車的暖風是“水暖系統”,就像是家裡用的暖氣片;簡而言之就是把水燒熱,讓熱水流到暖氣片裡,暖氣片被燙熱之後再去“燙熱空氣”以升溫。汽車的水暖系統是透過內燃機燒熱防凍冷卻液,防凍液流到熱交換器(暖風水箱)裡被低溫的水箱吸收熱能,水箱也就會升溫。
鼓風機把低溫的空氣吹到水箱上看,水箱的熱能傳導至空氣裡也就造就了暖風。
- 製冷,蒸發器吸收空氣的熱能
- 取暖,空氣吸收暖風水箱的熱能
原理就是這樣簡單。
防凍液在發動機啟動之後就會開始流動,目前似乎只有一臺國產車做到了冷啟動的熱車階段不讓防凍液迴圈流動,由於是個例這裡就不討論了;啟動發動機之後的防凍液會以小迴圈的方式流動,防凍液只經過缸蓋和膨脹壺,達到高溫之後融化節溫器的石蠟,關閉小迴圈水道、開啟大迴圈出口,此時防凍液才開始在水箱裡流動運轉。
這就是制暖的原理,不論用不用暖風,防凍液都是要迴圈流動,都是要被加熱溫度的哦。
冬季油耗為何會上升呢?
既然不是空調的原因,油耗升高就肯定是發動機本身的問題了。
第一節講了汽車冷暖空調的原理,關鍵知識點是“熱能傳導的方向”,那麼發動機的問題也就不難解讀了;發動機在機艙裡也會與空氣接觸,尤其是行駛中會與大量的空氣接觸,電子扇本就是往後吹風、為發動機機體降溫。
那麼在冬季駕車的時候就會出現“過度冷卻”的問題,行駛中的低溫氣流大量與機體接觸,機體的熱能會傳導至空氣中,或者說空氣會大量吸收發動機的熱量;燃油車的內燃機是依靠燃燒燃油產生的熱能轉化為動力,過度的冷卻等於吸收了部分應該轉化為動力的熱能——熱能損耗導致扭矩下降,扭矩和轉速是相乘的關係,最終還得以拉昇轉速的方式補償動力,油耗當然會升高。
油耗飆升一定是因為氣溫太低,這是沒有爭議的哦。
在北方地區有些車跑上一兩百公里,水溫表的指標都轉不到中線;原因是氣溫太低,行駛中的氣流持續高強度的吸收機體熱能,機體和防凍液都達不到理想的執行溫度。然而內燃機只有在最佳熱效率的轉速區間內才能省油,最佳熱效率需要一個合理的溫度環境,否則就會加濃噴油,也就是冷啟動後、熱車階段中的加濃噴油,耗油量也會因其而升高。
所以低溫對於“熱機”是一定會有影響的,吸收熱能會讓動力變差,拉轉速補償會讓油耗變得很誇張;低一些的車輛可以升高1~2升,高一些的車輛能升高2~4升,當然在四季如春的地方就沒有問題了,只是在這種溫度環境中駕駛電驅車會更爽。
最後需要計算的是油耗升高對用車成本的影響,按照提高3L為參考,92#的標準就是百公里22塊左右;怠速的時候也會因為久久不能達到熱車溫度而持續加濃噴油,怠速油耗有可能會加0.5~1.0L,每小時增加幾元錢,綜合原本怠速油耗成本,原地怠速每小時也可能需要15元左右的成本。
所以燃油車對溫度更敏感,只是更多體現於用車成本,動力體驗則是因代步燃油車很少有效能車,動力差一些也不會感覺變化很突兀。
編輯:天和Auto-汽車科學島
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