주변 온도는 엔진 효율과 연료 소비에 어떤 영향을 줍니까?

물리학 수업에서 열원과 온도 조절기 ( "수 열기") 사이의 온도차가 더 클 경우 이상 기체 Carnot 엔진이 더 효율적이라는 것을 기억합니다 ( http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/ hbase / thermo / carnot.html ).

그리고 나는 항상 이것이 실제 엔진에 적용될 수 있다고 생각했기 때문에 겨울에는 연료 소비가 더 낮을 것으로 예상했습니다. 아아, 나는 아직 겨울 서리의 돈 저축 능력을 경험하지 못했습니다.

그러나 내 측정 값에 결함이있을 수 있으며 과도한 열이 더 쉽게 방출되면 연소 엔진이 더 효율적일까요?

추신 : 나는 차가운 엔진이 더 점성 / 두꺼운 기름을 의미한다는 것을 알고 있습니다. 그래서 모터를 시동 한 직후 효율 (파워)의 현저한 손실을 발견했습니다. 그러나 나는 엔진이 따뜻하고 준비가 된 고정 된 상황에 더 관심이 있습니다.

tl; dr : 주변 공기 온도는 일반적으로 엔진 효율이나 연료 소비를 방해해서는 안되지만 전체 출력에 영향을 미칩니다.

효율성 을 전원 출력 과 혼동하지 마십시오 . 이것들은 별개의 두 가지입니다. 섭취 요금이 더 조밀하면 더 많은 연료를 공급할 수 있고 더 많은 전력을 생성 할 수 있습니다 . ( 참고 : 엔진 관리 시스템의 아이디어는 일반적인 14.6 : 1 공기 대 연료 비율 을 유지하는 것입니다.(즉, 화학량 론 또는 "stoic"이라고도 함). 이것은 소위 "완벽한"공기와 연료 혼합물로, 이후에 여분의 산소가 남지 ​​않고 모든 연료가 연소됩니다. 불행히도, 스토 믹 혼합물은 일반적으로 수득되지 않는다. 이는 연소 과정에서 발생하는 열의 양과 관련이있는 두 가지 문제로 인해 발생합니다. 첫째, 더 뜨거운 연소는 폭발을 일으킬 수 있습니다. 둘째, 약 1700degF의 연소 온도 이상에서, 엔진으로 유입되는 공기 중의 질소 (산소와 함께 공기는 ~ 78 % 질소 및 ~ 20 % 산소 포함)와 화상을 입습니다. 이것은 NO2 또는 이산화질소를 생성합니다. 이것은 주요 대기 오염 물질이며 캘리포니아의 70 년대 산성비의 주요 원인이었습니다. 우리가 숨을 쉬는 것도 매우 나쁩니다. 실제로 독성이 있습니다.)

이것의 반대 측면은 효율성 인데, 이는 엔진과 관련하여 동일한 양의 연료에서 더 유용한 동력을 얻는 것을 의미합니다. 지난 수십 년 동안 엔진 효율을 향한 큰 발전이있었습니다. 그들이 이것을 달성 한 방법 중 하나는 터보 충전을 통하는 것입니다. 간단히 말해서, 터보 차징은 배기 공정에서 달리 버려지는 열 에너지를 이용하는 방법입니다. 터보는 배기 가스에서 생성 된 압력을 사용하여 공기 충전량을 늘릴 수 있으며, 이로 인해 컴퓨터는 흡기 충전시 더 많은 연료를 분사하여 더 많은 전력을 생산할 수 있습니다. 이것은 매우 큰 "다른"토론으로 이어질 수 있으므로 여기에 남겨 두겠습니다. 말할 필요도없이,이 방법을 통해 동력은 정상적인 흡입보다 더 효율적으로 만들어 지므로 엔진은 적은 연료로 더 많은 동력을 얻을 수 있습니다.

엔진 효율을 개선하는 다른 방법은 엔진의 압축비 ( CR ) 를 높이는 것 입니다. CR의 일반적인 경험 법칙은 CR을 추가 할 때마다 출력이 약 3 % 증가한다는 것입니다. 연료를 추가하지 않고 출력을 높이면 효율이 높아집니다.

엔진으로 유입되는 차가운 공기량은 따뜻한 것보다 밀도가 높고 더 많은 산소를 함유합니다. 더 많은 전력을 생산하기 위해 더 많은 연료를 사용하고 있으므로 추가로 효율성 이점이 없습니다.

콜드 스타트 ​​업을 포함하지 말 것을 제안했지만이 기간 동안 더 나은 연료 소비를 보지 못할 이유가 있습니다. - 컴퓨터가 실제로 (A 탄소와 화합 엔진에서와 초크처럼 문제없이) 증가 엔진 안정성을 제공하기 위해 믹스에 더 많은 연료를 발생하기 때문에 그 이유는 및 촉매 변환기 돕는 것은이 최대 효율에 도달 할 수 있도록 빠른 워밍업 빨리.

실제로, 연소 엔진은 열을 발산하는 대신 열을 이용할 수 있다면 훨씬 더 효율적일 수 있습니다 . 복사열은 에너지 가 손실 됨을 기억하십시오 . 열을 이용하여 더 많은 전력을 생산하거나 동일한 전력을 더 효율적으로 생성 할 수 있다면 모두 함께하는 것이 좋습니다.

제가 이야기하고있는 것은 Yunick이 80 년대 초에 습득 한 Henry "Smokey"라는 이름의 사람입니다. 그는 Ralph Johnson이 50 년대 초반에 Ralph Johnson이 GM에서 근무한 아이디어를 생각해 냈습니다. 공기가 약 400degF로 가열되고 균질화 되는 열풍 엔진 의 아이디어폭발이 일어나지 않을 정도로 기사를 읽을 수 있지만 오늘날 차량에 등장하지 않은 이유는 두 가지입니다. 첫째, 그들은 볼트-온 키트로 만들려고했지만 피스톤과 링의 업그레이드 된 부품을 필요로했기 때문에 그렇게 할 수 없었습니다. 이는 사실상 "볼트-온"키트가 아니기 때문에 그들이 목표로하는 목표 가격보다 훨씬 비쌉니다. 둘째, 스모키는 불행히도 얼마 전에 돌아가 셨습니다. 그가 머리에 세부 사항을 유지하면서 너무 많은 그의 비밀이 그와 함께 죽었다. 이다 진정으로 그가 어떤 정말 굉장한 일을했고, 혁명적 인 발명과 그와 함께 죽었다 생각을했기 때문에, 슬픈.

열풍 엔진은 냉기 유도 및 질문에 대한 상식에 직면하여 날아갑니다. 일반적인 통념에 따르면 공기가 엔진으로 유입 될수록 차가울수록 출력이 향상됩니다. 그리고 이것은 기본적으로 (오늘 우리가 생각하는) 일반 엔진 (Smokey의 열기 엔진이 이상치입니다)에서 사실입니다.

카르노 사이클의 "콜드 사이드"가 낮을수록 이론적 효율성이 향상되지만, 얼마를 계산 했습니까? 동일한 1000K 연소 온도에서 10-20K 더 차가운 흡입은 최종 효율에 1 % 영향을 미칩니다. 그 효율성은 어쨌든 70 %이므로 최종 효율을 25 %로 낮추는 매개 변수가 너무 많아 Carnot은 자동차와 거의 관련이 없다고 추측 할 수 있습니다.

어쨌든 동일한 연소 온도를 원하면 엔진을 다시 엔지니어링해야합니다. 일반 엔진에서 흡기를 낮추면 같은 양만큼 낮아지기 때문입니다. 또한 "핫 사이드"온도를 통해 효율성 증가를 더욱 줄입니다.

겨울철 자동차는 공기가 더 밀도가 높고 밀려 나야하고 타이어가 더 마찰이 많고 타이어를 더 세게 밀어야합니다. 변속기의 오일이 두꺼워지고 더 많은 손실을 유발합니다. 난방을 사용하고 에너지를 사용하는 다른 기능 (물론 연료에서 나옵니다. 차량을 실제로 움직일 필요가 없습니다.), 추운 곳에서 연소를 향상시키기 위해 처음부터 연료가 다릅니다 (이것은 더 잘 연소되도록 수정되었지만 내부에 에너지가 적으므로 필요합니다. 더) 등.

겨울에는 최대 50 % 더 연비가 나빠질 수 있으며, 특정 상황에서는 100 % 더 나빠질 수 있습니다 (즉, 연료 소비가 두 배가 됨).

연료 소비가 높은 원인의 예 : https://www.fueleconomy.gov/feg/coldweather.shtml

편집하다

그건 그렇고, 내 실수 : 1- (T_low / T_high)의 최대 효율은 Carnot에 적용되지만 오토 엔진의 최대 효율은 다릅니다 ( https://physics.stackexchange.com/questions/168912/carnot- vs 오토

또한 엔진이 이미 자주 사용하는 것보다 이론적 효율성에 더 가깝다는 것을 의미합니다.