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汽车空调开得越大 油耗就越高吗

汽车空调开得「越大」对于油耗会存在影响但微乎其微

  • 内容概述:汽车空调系统冷热原理,以及与油耗的关系,重点分析冬季油耗升高的原因。

【汽车空调系统】的正常使用是否会增加耗油量?这个问题是汽车领域为数不多有标准答案的问题:冷空调会增加油耗,暖风系统不影响耗油量,同时风挡大小对油耗的影响可以忽略不计。

 


风量&油耗

汽车空调系统中的「风机」本质就是风扇或鼓风机,风量越大理论上电耗自然越高;因为高转速需要的是电机输出高功率,在恒扭矩转台下提升功率只能拉升转速。

能量守恒定律是自然法则,想要得到更高的功率(动能)就必须消耗足够多的能源,然而汽车的电路系统有超大的冗余,在发电量远超电耗的前提下,这些电能似乎是“不用白不用·用了也白用”。

 


知识点1:汽车启动之后由发动机带动发电机全时运转,此时电瓶不再为车辆供电,且电机会在为设备供电的同时为电瓶充电。

原车发电机的功率标准一般为1000/1500瓦(w),其概念为额定功率运行,每小时可发电1.0~1.5度。而汽车的空调风机功率往往只有50瓦左右,即使有前后独立送风系统,综合功率又能有多少瓦呢?

 

知识点2:汽车主要电子设备的功率都很小,比如电耗最高的扬声器*(音响系统)共计不过两三百瓦,仪表盘与导航机的功率要低得多;至于电瓶的容量其实也只是0.5~0.7度电左右的容量,所以在正常运行中这些设备都不会对油耗产生明显的波动。

或者说发电机通过皮带与发动机曲轴连接,这种设定已经将电耗对油耗的影响计算过了,正常的电子设备真的不用白不用。

 


冷风-影响油耗

汽车空调制冷的基础是「压缩机+制冷剂」,制冷剂普遍使用四氟乙烷这种物质;其特点为低至零下【﹣26.2℃】即可沸腾(气态),压缩机会将气态四氟乙烷推动到冷凝器,经过干燥感和膨胀阀使其成为温度更低的液态。

最终达到零度以上的蒸发器时瞬间就会沸腾,而蒸发沸腾的过程中会吸收热能,蒸发器被动降温后再通过风机将热空气吹过蒸发器;利用低温物体会吸热的原理为空气降温,送入车内即为冷风。

 


制冷说白了就是利用两次吸热:

  1. 制冷剂吸收蒸发器温度
  2. 蒸发器吸收空气的热能

不过本质还得是四氟乙烷能够在管路中循环流动,然而这种高压气态物质需要很大的驱动力才能运转。汽车对其施加的作用力一般为「5PS·马力」左右,约合3kw上下的功率;如果用电驱动就是每小时3度的标准,然而燃油汽车的压缩机是通过皮带与发动机曲轴连接,打开A·C开关后带压缩机与其带轮吸合,结果则会消耗掉3kw左右的动力。

汽车的功率明显降低则加速能力与车速都会降低,想要达到开空调之前的标准,唯一的方式是拉升转速提高输出功率;高转速等于高频率的喷油,所以夏季驾车的油耗总会偏高。

 


暖风-没有影响

燃油汽车装备的发动机类型为「内燃式热机」,运行基础为燃烧燃油产生热能,以热能推动活塞连杆曲轴运动转化为机械能(动力)。这种运行模式会产生非常高的温度,比如汽油燃烧的火焰温度高达1200℃,想要不融化机体就要用水冷系统循环散热。

防冻冷却液的功能正是在循环过程中温度发动机温度,在热机状态下温度会达到100℃左右;于是这种高温溶液也就被拿来做“水冷空调”了,概念如下。

 

 

说明:打开空调风机时并不一定会激活暖风,必须将温度调整到高温标准或红色指示标志内,此时水冷系统的阀门才会打开,高温防冻冷却液会流入暖风水箱为其加温。待水箱足够烫之后,鼓风机将低温空气吹过蒸发器则可以升温。

  • 低温空气吸收水箱热能-升温
  • 水箱温度得以合理的控制

汽车冷热系统都离不开吸热的原理,这也符合热力学第二定律做出的解释。然而这些热能本就是“废热”,就像是富余的电能不用白不用是一个道理,但是为什么冬季驾车油耗还是会升高呢?

 


原因-热车效率

【发动机·热效率】是判断油耗高低的基础,其概念指能将燃烧产生的总热能中的多大比例转化为机械能,40%的热效率就是浪费60%、利用40%,明白了吧。

重点:最佳热效率需要的是最佳的运行温度,也就是100℃左右的标准;然而机体与防冻冷却液在长时间停放后会降温,标准与环境温度相同。

  • 夏季温度40℃-温差60℃左右
  • 冬季温度≤0℃-温差超过100度

温差越大则达到理想温度的速度就会越慢,同时行驶中的低温空气还会吸收热能,所以升温的速度就会更慢。在这一阶段的热效率会低很多,有更大比例的热能没有转化为扭矩,输出功率自然会更低,想要提升功率与车速还得拉升转速,油耗不升高反而不正常。

 

同低温冷启动时ECU会主动加大喷油量与转速,目的是以燃烧更多燃油为基础(产生更多热能),从而达到快速热机的目的。在怠速状态下喷油量大约会提升一倍,如果有原地热车的习惯则油耗必然会很高。

然而冬季车内的温度太低又会影响驾乘体验,所以很多明知原地热车不正确的用户也不得不这么操作。这就是冬季油耗会升高的主要原因,是正常的物理现象,与空调系统无关。

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