低气温导致油耗升高,这是什么原因?

秋冬季节汽车「油耗升高」的原因可总结为三点-均无解决方式

  • 内容概述:燃油汽车冬季油耗升高原因解析,理论与现实的矛盾,电动汽车冬季续航缩短的原理。

每逢秋冬季节汽车的油耗总会升高,当然这里指的是真正有冬天的区域,四季如春的南方地区不在讨论范围内;可以说两大客观因素都不会影响到这些车辆,原因正在于温度几乎没有变化。

温度影响

有种说法是因为冬季要使用暖风空调所以油耗升高,然而这种说法至少对于燃油汽车而言是说不通的;汽车暖风系统并不像家用空调需要使用压缩机,同时要依靠电辅热。汽车的暖风其实是水暖系统,是利用运行中温度总会达到100℃(摄氏度)左右的防冻冷却液,对水箱进行加热后,再通过鼓风机将冷风吹过水箱加热后送入车内。

正常运行的内燃机必须通过水冷循环系统进行温控,否则即使在寒冷的冬季,燃烧室内部的超高热能也可以熔化机体使其损坏。所以一年四季都有「废热」可以利用,暖风不论理论还是事实都不会升高油耗,但是低温对防冻冷却液的影响却会升高油耗量哦。

【往复循环式·内燃机】运行基础是依靠热能,热能来自可燃物(燃油)的氧化反应,或者理解为热能是化学反应的结果;不过燃烧带来的总热能其实只有极少一部分可以转化为动力,这就是所谓的「热效率」。

目前最优秀的内燃机转化率只是50%左右,绝大多数汽油机的标定值会在35%-40%之间;然而最佳数值并不是全时全范围都可以实现,在冷启动阶段热效率极低,最高标准也只是在特定的转速范围内才能达到峰值。比如下图37.1%的发动机,实际只能在2000rpm左右的小范围内达到高标准,这是为什么呢?

温度影响1:热力学第二定律说明这样的理论,热能会无序从高温物体传导至低温物质,反向理解则是低温物质会吸热。汽车在冷启动时的机体与防冻冷却液温度都还很低,标准会与环境温度相同。

夏季高温可以达到40℃左右,与最佳热效率需要的高温标准差距60度上下;但是冬季却能达到零下几十度,巨大的温差等于「延长加热防冻液」的效率(时间)。加热其实是溶液自己的吸热特性,冷启动时燃烧产生的热能会被吸收很大一部分,热能的损失等于动力的下降;所以该阶段内的动力理论上是会变差的,差到会影响正常驾驶哦,可是为什么感觉不到呢?

作为汽车用户都能想到的问题,发动机工程师们肯定也会想得到;所以为防止冷启动时驾驶体验国产,ECU行车电脑就会主动提高怠转速并加大喷油量,以燃烧更多的燃油为代价,补偿被冷却损耗掉的部分热能。

该阶段的怠速喷油量会是热车怠速油耗的2倍左右,这就能充分说明为什么冬季油耗会升高了:高温季节环境温度与运行理想温度的温差小,加浓喷油的时间自然更短;反之冬季温差过大,倍数喷油的时间更长,油耗则必然会升高,这是无解的问题。

温度影响1:发动机即使达到热车状态,行驶中的汽车也会面对强度更高的风冷;低温空气快速降低水箱的温度,水箱吸收防冻冷却液热能的效率也会提升。所以发动机的热能损耗也会比较大且比较快,维持最佳温度需要的转速会略高一些,因为高转速才能产生更高的热能。

然而偏高的行驶转速基本都会超过最佳热效率的转速区间,油耗升高也是几乎必然的结果。这种描述其实并不夸张,如果对卡车比较熟悉的司机,会发现冬季北方的卡车总会在车头蒙上一块类似与被子的东西;其实这就是“防风被”,挡住前档进气后可以降低风冷的程度,车辆也才能降低油耗并提高暖风空调的温度。

特殊机型-无极变速

CVT无级变速器有个非常麻烦的缺点:低温环境中必须原地加热,否则TCU控制单元不允许变速箱升档,即使加油门也只能通过「固定速比·拉升转速」的方式加速。

原因在于变速箱油的低温流动性很差,冷启动时无法给变速箱特殊的锥轮钢带进行润滑;然而这种结构是依靠滚动摩擦传动,缺少润滑会有非常大程度的磨损。所以就不得不在启动发动机后,利用消耗电的暖温器为变速箱油升温;温度越低加温的时间越长,那么原地热车的时间当然也会增加。

重点:原地热车只是用稍微升高的怠速转速加热机体与防冻冷却液,热车的效率是很慢的;真正高效率的热车是在行驶中,利用平均2000rpm的行驶转速快速升温。那么不得不原地热车的CVT,低效率的热车油耗当然会明显升高了。

至于装备其他变速箱的汽车,明显升高的原因仅仅是有原地热车的习惯,这种化油器时代-19年前就已经停产的技术,影响了很多不明所以的汽车用户。不过也不能说原地热车一定错,毕竟冬季车内很寒冷、夏季也很燥热;提前打开空调调温度是没错的,汽车本就是为人服务的交通工具,提升出行品质最重要。所以是选择行驶热车节油,还是选择良好的用户体验,这点就只能自己权衡了。

(完成润滑不是原地热车的理由,机油泵由曲轴带动运转,只有机油没有选错,冷启动后几秒钟即可建立润滑系统)

电动汽车-里程下降

不论电瓶车还是电动汽车,冬季的续航里程都会明显下降;原因在于动力电池会受到高温和低温的影响,低温会导致放电容量的升高,同时会降低电解液与活性物质化学反应的效率;说白了就是放电存在浪费,充电不够完全,电动车的铅酸电瓶受温度影响尤其明显。

所以想要给电驱车辆提升冬季续航,电动车可以尝试做电瓶或锂电池组的保温;至于电动汽车最好有「电池组预热系统」,该系统可以有效提升续航里程。

电动汽车暖风系统会大幅提升电耗,因为采用的是「PTC-陶瓷电加热」系统;原理是利用大电流通过高电阻的加热器,利用电子碰撞的原理升高其温度,之后在利用高温加热防冻冷却液。原理其实就像是电水壶烧水,功耗肯定是会比较高的。

重点是电池组也需要进行温控,目的是降低温度对性能的影响;不过从低温到高温的加热过程电耗最高,循环温控中的电耗是要低一些的。所以最佳方式是利用电池组预热结构,在充电时进行加温,驾驶时已经渡过了电耗最高的阶段,行驶中的续航能力也就能明显提升了。

关于汽车冬季油耗与电耗增长的原因就聊到这里,如果有不能理解的地方再重新讨论吧。

编辑:天和Auto

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低气温导致油耗升高,这是什么原因?

低温的天气,汽车的油耗往往要更高一些,原因是来自多方面的,我们一个一个来分析:

原因一:发动机需要消耗一部分能量在维持温度上

要知道,工作温度对于发动机的效率影响是很大的,而且不同型号的发动机由于结构、材质和特性曲线的设计不同,所产生的“经济”温度也是不太一样的。比如大众的发动机一般经济温度在90摄氏度,而宝马的发动机的经济温度就要高一些,差不多在110摄氏度左右。不过普遍而言,发动机的经济温度大约在85-110度之间,只要发动机的温度达到这个温度区间,发动机就处于相对省油的状态。

OK,那么发动机的热量来源于哪里呢?主要就是汽油的燃烧。到今天为止,以人类科技的能力,燃油效率只有30%左右,换句话说燃油所释放的能量中有大约70%左右与汽车的驱动力无关,而是消耗在发热、克服机械摩擦、燃烧不充分、克服运动部件自身的惯性等等,其中又以发热为主。所以让发动机变热靠的也是要耗油的。

那么当环境温度很低,比如冰天雪地里,不管是发动机本身的金属部件,还是机油、防冻液等这些循环油液都是冰冷的,那么发动机就需要燃烧更多的燃油才能达到自身的经济温度。而尤其是停了一夜之后的冷发动机需要更长的时间才能将温度提升到85-110之间。所以这部分用来提升发动机温度的燃油就是多消耗的燃油了。

原因二:低温下机油粘度增加导致摩擦增加

机油的主要功能之一就是给发动机各个运动部件之间进行润滑。机油本身是有一定粘度的,而且机油的粘度会随着温度变化,一般来说温度越低粘度越大,当低到一定程度的时候甚至会逐步变成浆糊状甚至变成固体。我们看到机油瓶上的标号经常会写着“5W40”、“0W30”诸如此类,这是SAE(美国汽车工程师协会)的等级别标识。W代表的是Winter也就是冬季的意思,而W前面的数字指的就是低温流动性,数字越大在低温的情况下粘稠度越高。我们常见的机油分别是0W、5W和10W,它们分别可以保证在-20度、-25度和-35度情况下的流动性。

那么问题就很显而易见了。当温度低的时候,由于机油粘度变大(可以理解为浆糊状),虽然仍然有润滑和清洁的作用,但是发动机的运动部件(曲轴、活塞等)也需要花费更多的动能去克服粘稠的机油,那么油耗自然也就上升了。当然机油的温度会随着发动机运转一段时间后升温到经济温度,那么它的流动性也会恢复正常,所以消耗的多余能量也会逐渐减少。因此低温带来的机油粘稠问题只在冷车启动时对油耗造成影响,但也不能忽略。

低温时燃油雾化不足导致燃烧效率降低

汽车的燃油是先经过喷油嘴的雾化喷射,和空气混合后进行燃烧,因此燃油的雾化是否充分直接决定了燃烧效率的高低。在低温的情况下,燃油的雾化效果会变差,所以燃烧率也会随之下降,这样发动机电脑就会发出指令加大燃油喷射量以保证发动机的功率,因此油耗也会上升。

低温对氧传感器的影响

氧传感器是安装在三元催化前后的监控元件,用来监控发动机废弃中的氧含量,并将数据传送给发动机电脑用来修整燃油喷射量。但是氧传感器的工作是有一定温度要求的,一般在冷车的时候,氧传感器还没有被预热到工作温度,往往是不工作或是监控数据不准确。这个时候发动机电脑就会暂时忽略氧传感器的数据,而主动增大燃油喷射量以确保发动机的正常运转。因此环境温度越低,氧传感器到达工作温度所花费的时间就越长,那么浪费的燃油就会越多。

当然现在很多中高端的车子也开始使用一种叫加热型氧传感器,可以迅速提升氧传感器的工作温度,减少低温所带来的影响。

综上所述,低温对燃油的消耗的确有影响,气温越低,油耗越高。但大部分浪费的油耗主要是在冷车刚启动的十分钟内消耗的,所以当汽车运行了一阵后,油耗也会渐渐恢复正常,因此我们作为普通车主没有必要过于纠结。

低气温导致油耗升高,这是什么原因?

天冷时,热车时间长,会多费一点油。但不开空调,也会省油。

低气温导致油耗升高,这是什么原因?

和烧锅炉一样,油气比变化了

低气温导致油耗升高,这是什么原因?

冬季气温下降以后我们会发现油耗增加比较多,很多人不太清楚这是什么原因, 觉得冬天也没有开空调为什么油耗还这么高呢?其实主要原因就是气温造成的。我们大家都知道发动机的正常温度应当在90度左右,在这个温度下发动机才能达到最佳状态,而发动机水温低为了维持发动机正常运转就需要多供油,气温越低我们从低温达到正常水温的时间就越长,这样油耗就会明显增加。道理其实更简单,一壶30度的水和一壶0度的水那个烧开的时间最少呢?时间短用的燃料就少就是这个道理,只要水温达到正常值以后就没有什么差别了。

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