打开冷空调_油耗升高动力变差的原因

如题所述

汽车的性能强弱以「功率·扭矩」参数决定,压缩机同样存在功率的概念。

汽车打开冷空调会造成性能变弱,这是众所周知的现象,然而原因确实很多用户都不了解的。解析这一问题需要掌握两个知识点,首先是冷空调的运行基础与原理,其次为正常行驶时车辆输出功率的范围。

01

压缩机与性能

车用冷空调系统与家用空调原理相同,空调一般会以「多少匹」为其制冷能力分级。这里所谓的匹是公制马力PS的舶来词的音译,其标准为“1PS=75kg/1m/1s”,指驱动力可以让75公斤的物体以一米一秒的速度移动。在空调系统中被驱动的是【制冷剂·四氟乙烷】,产生驱动力的正是“空调压缩机”,说白了就是一个为气体增压的“泵”。(下图为压缩机的结构特点)

重点:压缩机需要外部能量才能运转。

家用空调的压缩机依靠电力驱动,由电流形成电磁场带动转子运转,概念与电动机不无二致。汽车的压缩机则利用发动机曲轴的运转提供动力,在启动发动机后曲轴会不停的转动,所谓的转速正是指曲轴每分钟旋转的不同次数。概念:发动机输出动力驱动压缩机运转,压缩机自然等于「消耗/占用」发动机正常运转时的功率。

kw×1.36=PS(匹)

驱动汽车空调压缩机的马力一般为5PS左右,折算为功率则为「3.5kw」上下。这一标准是高还是低呢?——如果这是家用电空调的标准,制冷一小时就要消耗3.5度(kwh)的电能,是不是功耗很高了。而利用发动机驱动自然也会消耗掉3.5kw的动力,电能可折算为燃油能量值(热值),这里就不计算了——重点说明其消耗功率对于油耗与性能的影响。

知识点1:汽车怠速的转速一般为800rpm上下,为什么要以这一标准运转呢?原因是内燃式热机的结构运行时很大的阻力,发动机想要持续运转不熄火,其输出功率就必须大于运转阻力才能实现。「800rpm≈6kw」,此时如果打开压缩机则等于机体的运行阻力等于“6kw+3.5kw”,输出动力小于阻力则发动机必然熄火。而为了不熄火ECU就会在打开压缩机后,将转速提升到1200rpm左右,目的是利用(1200-800)的提升转速增加的喷油量转化出更强的动力,实现动力匹配“高负荷怠速”的需求,而转速的升高必然等于加大喷油量。

知识点2:汽车在驾驶时的转速总会很高,低标准也会在2000rpm左右。此时电控系统则没有必要主动提高转速防止熄火,因为这会增加油耗。但是汽车在中低转速区间的输出动力是很小的,比如某台发动机的最大功率为80kw,在2000转左右只能输出50kw左右的功率;而这些动力还需要克服行驶阻力,在行驶时的性能冗余是很小的,此时被压缩机占用3.5kw基本等于将冗余抵消到负值,车辆的加速没有“>”的动力作为基础,结果自然是加速变慢了。

02

空调制冷原理

「四氟乙烷」一种在零下二十几度就会蒸发为气态的物质,在压缩机贮存时自然也是气态。压缩机启动后将气态的制冷剂推动到前置散热器降温,随即到干燥罐进行脱水;在达到膨胀阀后利用压力的调整使其成为更低温的液态,最终会到达温度适中在零度以上的蒸发器。这一温度标准远超四氟乙烷的沸点,于是该物质快速蒸发并在蒸发过程中吸收蒸发器的热能(温度)。蒸发器降温后,通过鼓风机将热风吹过蒸发器降温到“冷风标准”后送入车内——这是空调制冷的流程。

总结:汽车空调制冷系统的功耗是挺大的,只是依靠消耗燃油转化为驱动力的概念也许有些模糊,利用电则能够更清晰的以「kwh」感受到能耗高低。至于对性能的影响是无解的问题,因为内燃机的输出功率总是有限的,被占用一部分就会让动力变差一部分。而电动汽车与家用电空调不会有这种问题,原因为电池或电网可以同时为电动机与压缩机供电,这是两台互不影响的独立机器,结果无非是同时多耗电而已,就聊这么多了。

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