Я конкретно имею в виду потери из-за поршней, протягивающих воздух через почти полностью закрытую дроссельную заслонку при движении на высоких скоростях в бензиновом двигателе.
Чтобы привести пример, я всегда задавался вопросом, почему это не было бы более экономичным с точки зрения топлива:
Добавьте еще одну передачу в коробку передач, скажем, шестую передачу на 5-ступенчатую машину. Эта передача была бы бесполезна для ускорения; это было бы такое высокое соотношение, что при скорости 65 миль в час, широко открытой дроссельной заслонке, оно удерживало бы автомобиль в постоянном темпе или лишь слегка ускоряло его. Это уменьшит большую часть насосных потерь из-за того, что поршни всасывают через почти закрытую дроссельную заслонку, и, по-видимому, обеспечит лучшую экономию топлива, отчасти из-за 1) более низких оборотов, поэтому меньше потерь на трение и 2) меньших насосных потерь.
Я знаю, что это может сопровождаться другими вещами; например, WOT на 6-й передаче не должен обогащать смесь, как это обычно делает WOT, и т. д., поэтому скажем, что автомобиль был произведен на заводе с компьютером и соответствующей электроникой, обеспечивающей топливную передачу.
Однако это так и не было реализовано. Просто неэффективно? Если нет, то почему? Или это будет раздражать потребителей, которые ожидают более отзывчивого автомобиля, требующего переключения передач для ускорения? Слишком дорого, чтобы добавить снаряжение, или просто никогда не пробовали?
Были реализованы некоторые решения - входной поток воздуха уменьшен во многих двигателях (особенно в версиях с турбонаддувом), поэтому вам фактически не нужно направлять много воздуха через двигатель.
В любом случае «подсос», когда дроссельная заслонка лишь слегка открыта, минимальна, так что при этом вы не теряете много энергии.
Вы бы потратили больше энергии, если бы использовали широко открытый дроссель для круиза — вместо этого у многих автомобилей есть овердрайв. В моей машине 6-я передача при движении по автомагистрали работает со скоростью около 2200 об/мин, что почти не работает.
Я могу придумать пару причин (хотя в основном это относится к автоматике)...
Если вы идете WOT, чтобы поддерживать скорость, ничего не остается для прохождения / движения в гору / для того, чтобы сказать автомобилю о пониженной передаче. Кроме того, автомобиль будет находиться в режиме разомкнутого контура и тратить топливо.
Чтобы держать автомобиль в замкнутом цикле, вы собираетесь максимально использовать дроссельную заслонку около 75%. Каждый раз, когда вы проезжали или поднимались на холм, вам приходилось переключаться на пониженную передачу и/или идти в WOT.
«Социальная» причина может заключаться в том, что людям нравится чувствовать, что педали осталось много / «запас мощности». Нажатая педаль газа при обычной скорости на шоссе — это не то, чего хочет обычный/неосведомленный потребитель.
Потери на насосе кажутся измеримыми, по крайней мере, на моей машине. Если я выжимаю газ до 50-75%, начиная со стоп-сигналов, но при этом переключаю передачи на тех же низких оборотах, как если бы я медленно ускорялся, я могу постоянно показывать прирост в 2 мили на галлон в моей ежедневной езде по сравнению с моим обычным стилем вождения.
Это более эффективно, само по себе...
Экипажи B-29 во время Второй мировой войны обнаружили, что без нагрузки их четырехмоторный самолет может лететь дальше с тремя работающими двигателями и одним остановленным двигателем (и его опорным винтом для минимизации сопротивления), чем они могли бы со всеми четырьмя вращающимися. Почему? Потому что крейсерская скорость всего с тремя двигателями требовала большего открытия дроссельных заслонок, что уменьшало насосные потери.
Инженерные школы проводят широко разрекламированные соревнования по экономии топлива, в которых теперь выигрывают невероятные цифры, такие как 1200 миль на галлон. Это достигается за счет очень легких форм с низким лобовым сопротивлением, которые разгоняются крошечными двигателями, работающими на средних и полных оборотах. Затем двигатель отключается и останавливается, в то время как транспортное средство движется по инерции до некоторой выбранной низкой скорости, после чего крошечный двигатель снова запускается и снова ускоряет транспортное средство. Небольшой размер двигателя, потребность в работе с большим открытием дроссельной заслонки и прерывистая работа сводят к минимуму как насосные потери, так и механическое трение. Фанатики пробега, управляющие двухместными автомобилями Honda Insight с инструментами в том же стиле «пульс-и-скольжение», смогли приблизиться к 100 милям на галлон в дальних поездках.
Конечно, потери в пампинге — это еще не все в приведенных выше случаях. Деактивация цилиндров также снижает некоторые потери в поршневых кольцах и подшипниках в деактивированных цилиндрах, и очевидно, что три двигателя B-29 имеют меньшее общее механическое трение, чем четыре.
&
Чарльз Линдберг использовал подобную технику, чтобы значительно увеличить радиус действия истребителей P-38 в Тихом океане. Он показал пилотам, что снижение оборотов, обеднение смеси и УВЕЛИЧЕНИЕ давления во впускном коллекторе резко снижают расход топлива.
Я подозреваю, что это не реализовано в потребительских автомобилях, потому что это не очень «просто» в использовании и не так экономично для производителей.
Как вы можете видеть из приведенных выше примеров, чтобы действительно быть эффективным, этот метод предпочитает иметь несколько двигателей меньшего размера, работающих на среднем или высоком дросселе, вместо одного мощного двигателя, работающего на разных уровнях дроссельной заслонки. Затраты производителей на поставку транспортного средства с несколькими двигателями для эффективного учета каждого диапазона скоростей были бы огромными и, вероятно, не стоили бы экономии, полученной клиентами за счет экономии топлива. Не говоря уже об увеличении обслуживания как минимум в несколько раз по количеству двигателей в машине.
Но что, если бы мы сказали, что к черту несколько двигателей, давайте просто попробуем сделать один двигатель более экономичным, изменив передачу?
Тогда автомобиль на любой заданной скорости будет иметь одну оптимальную передачу для ускорения и другую оптимальную передачу для крейсерской скорости с точки зрения экономии топлива.
Я думаю, что в среднем этот метод может дать среднестатистическому человеку около 1 мили на галлон, может быть, 2 за счет реакции дроссельной заслонки в реальном времени. Я думаю, что если вы попытаетесь сбалансировать шкалу между приемистостью дроссельной заслонки и 1-2 милями на галлон, преимущества миль на галлон перед миллионами людей определенно налицо (1-2 миллиона миль или примерно 50-100 тысяч галлонов газа или примерно 200-400 долларов США). k на миллион человек), но действительно ли это достаточно важно, чтобы перевесить несколько несчастных случаев, которые можно было бы предотвратить за счет лучшей реакции дроссельной заслонки (и дополнительного «комфорта» за счет некоторой амортизации дроссельной заслонки при обычном вождении)? Это действительно будет зависеть от статистики и анализа, но я думаю, что, вероятно, нет.
Кроме того, особенно для автоматики, этот метод должен строго контролироваться компьютером, чтобы быть приемлемым для использования повседневными потребителями, и будет стоить гораздо больше денег на исследования и разработки, тестирование и производство в качестве еще одной функции, которую они предоставляют. Если функция предоставлена, но работает неправильно или недостаточно плавно, это наносит ущерб бренду и может привести к прямому ущербу в результате гарантийных работ или отзывов.
Честно говоря, я думаю, что вы лучше других респондентов разбираетесь в насосных потерях и потерях на трение в бензиновых двигателях внутреннего сгорания. Могли бы получить лучшие ответы в Engineering SE.
Извините за некромантию здесь, но я наткнулся на эту тему и думаю, что есть еще одна важная причина, по которой этого не следует делать, и почему это, вероятно, даже не опробовано производителями. Дело в том, что ситуация, которую вы описываете, постоянно держит двигатель на максимальном крутящем моменте / нагрузке. Весьма вероятно, что там он более эффективен (если для этого будет управляться AFR), поэтому я понимаю вашу идею, но есть один большой недостаток.
Крутящий момент — это всего лишь немного другая вариация силы. Представьте себе, что произойдет, если все части двигателя будут постоянно выдерживать силы, возникающие при работе двигателя с максимальным крутящим моментом. Они не могут выдерживать такой стресс в течение длительного периода времени. Вещи быстро изнашиваются.
Включите высшую передачу на скорости 70 км/ч или медленнее, чтобы двигатель раскручивался до 1000 об/мин, и нажмите на педаль газа до упора. Двигатель протестующе зарычит без ускорения автомобиля. Звучит нездорово, и это не так. При 2000 об/мин двигатель должен выдавать только половину крутящего момента, а 2000 об/мин и того немного. Двигатель будет поддерживать эту ситуацию намного дольше, но да, он, вероятно, немного менее эффективен.
Дизельные генераторы управляют своим двигателем так, как вы предложили. Они работают с постоянными оборотами и максимальным крутящим моментом, потому что именно здесь достигается максимальная эффективность. Но они предназначены для этого, с учетом этой ситуации. Машины нет, так как она не нужна. Это сделало бы двигатель намного тяжелее за счет материала, расхода топлива, дорожного налога и т. д.
хостер
Эрик
Робби
Эрик