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内容概述:
冷空调两类压缩机的特点暖风系统的温度与油耗的关系众所周知汽车使用冷空调会增加油耗,但是设定温度低或高对油耗是否有影响,风冷大小又会不会影响耗油量?这两个问题还有很多车主没有闹明白。其实汽车空调系统的风力强度大小并不决定油耗高低,因为电子风扇(鼓风机)的功率很小,而汽车启动后的发电量却会很大。
电子风扇的功率一般在50w(瓦)左右,满功率运行每小时的耗电量也就相当于打开一个大灯。夜间驾驶汽车的油耗有没有更高?答案显然是否定的,很多车辆的大灯功率有55w,两个大灯加上示宽灯、日行灯的低功率状态共计还接近瓦,然而还是没有问题。由此可见空调风量也是不会有影响的。
01暖风系统
知识点:汽车熄火时由电瓶为风扇供电,启动后电瓶不再供电;而是由启动运行的内燃机带动发电机发电,以“即发即用”的方式为车辆所有用电设备供电。原车的发电机功率一般在1.0-1.5kw之间,1kw=w。
发电机是通过皮带与内燃机的曲轴连接,内燃机连怠速时都会以每分钟转的速度让曲轴运转;那么发电机当然也是全时高速运转,而且转速要比曲轴转速高几倍。因为发电机的带轮直径远小于曲轴端,也就是说曲轴转一圈发电机就能转两三圈;转速会被放大几倍,而发电机的转速与发电标准会达到下图所示的水平。
怠速时的发电量也能达到额定功率的60%~75%,发电量平均0.85kw左右;行驶中的车辆即使同时使用很多设备,比如≥w的车机(涵盖功放)、仪表盘、中控灯、点火系统等等,加上空调风机的耗电量也远达不到这个标准。
说白了这些电是不用白不用、用了也白用,那么空调风力调大或调小一些当然也就没有影响了。汽车暖风空调可能会造成电耗增长的只有电子风扇,在确定电路不会增加油耗之后,暖风还是可以随意的调整温度。
燃油汽车的暖风是“水暖”,发动机只要启动并开始正常运行,运行中的每次做功都是通过燃烧燃油产生热能,再将热能转化为机械能。汽摩的四冲程机曲轴没转两圈做功一次,怠速rpm的转速就等于每分钟做功次;汽油燃烧的火焰温度高到℃,想一想机体内部的温度与压力会多夸张吧。
为了不让机体材料熔化,内燃机必须用风冷加水冷的模式让为其恒温;其中水冷循环系统的防冻冷却液在高速流动的状态下,温度也会被加热到℃左右,高速行驶时可以达到-℃(部分性能车的标准)。
暖风系统是在水循环管路的基础上增加一套暖风水箱,概念就像暖气片;温度调整到暖风标准并打开风机,防冻冷却液在阀门打开后会流到暖风水箱里。水箱吸收防冻液的热能而逐渐升温到与防冻液相同,最后鼓风机将低温空气吹过高温水箱,在空气吸热升温后送入车内就是暖风。
任何低温物体都会吸收高温物体的热能,这是热力学第二定律。而暖风调整温度无非是调整流速,也就是调整空气吸热的时间(温度标准);所以暖风系统没有会增加油耗的硬件,冬季使用空调温度高低标准可以随意调整。
02冷风系统
汽车冷空调会增加油耗,不过不同类型的压缩机增加油耗的程度会有差异,调整温度的标准对于耗油量的影响也有不同。
因其制冷的原理是通过压缩机实现,压缩机驱动高压的制冷剂(Ra·四氟乙烷)在管路中流动;这种在零下26.2℃就会沸腾的物质在经过冷凝器和膨胀阀后成为更低温的液态;随即进入温度高于零度的蒸发器瞬间沸腾,因其巨大温差会让Ra快速吸收蒸发器箱体的热能。最后再通过鼓风机把热空气吹过低温蒸发器,蒸发器吸收空气热能使其降温则为冷风——驱动Ra运转需要数百公斤力。
图1:制冷系统硬件组成
图2:压缩机的结构特点
压缩机推动制冷剂运转需要输出很大的作用力,而压缩机本身没有动力;所以不得不通过连接发动机曲轴,像发电机一样通过皮带被驱动带动而随动运转获得动力。没有打开A/C开关时为压缩机带轮随动空转,打开后则压缩机电磁离合器将活塞与带轮吸合而获得动力(开始压缩)。
至此曲轴就会按照压缩机的功率标准损耗动力,一般汽车压缩机的功率会在3kw左右,这是乘用车的标准。功率的计算公式为(扭矩×转速÷),自然吸气发动机转速越低扭矩越小,涡轮增压机可以在平均0-0rpm区间维持最大扭矩。
那么第一种机型想要提升功率就要拉升转速提升扭矩和功率,第二种机型只需要提升转速,转速升高等于每分钟喷油做功频率的增压,油耗当然也会升高——很多手动空调使用的是定排量压缩机,只要开启则压缩机会按照固定标准运行,此类空调系统设定温度高低并不影响油耗。
多数自动空调使用的可变排量压缩机则不同,这种压缩机在车内温度达到设定温度之前会以大功率运行,达到之后则会以低功率运行开始恒温。
所以这种机器调整的温度越低则油耗越高,因为温差越大则高功率运行的时间就会越长;不过相同的设定温度还是会比定排量空调更省油,因为达到设定温度后可以降功率,其实也就是变频空调的概念,懂了吧。
编辑:天和Auto-汽车科学岛
天和MCN授权发布
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