Как холодная и сухая погода влияет на мощность?

Вкратце: холодный сухой воздух оказывает существенное влияние на мощность. В этом можно убедиться, поэкспериментировав с любым современным автомобилем.

Я могу придумать две научные причины, почему это может быть:

1. Повышенная плотность воздуха

2. Пониженная влажность

Да и да. Вы уже прошли большую часть пути.

Давайте быстро отправимся в упрощенную теоретическую модель земли:

1. Двигатель работает на молекулах кислорода.
2. Плотность воздуха определяет, с каким количеством молекул кислорода мы должны работать.
3. Следовательно, мы хотим максимизировать плотность воздуха.

В вашем примере у нас есть две ручки, которые мы можем включить в нашей теоретической модели: температура и влажность. Эта секунда быстро становится запутанной, когда мы понимаем, что влажность влияет на теплоемкость воздуха . Это сбивающая с толку концепция (тепло, температура, разве это не одно и то же?!), пока вы не поймете, что удельная теплоемкость почти подобна массе: чем больше удельной теплоты у объекта, тем труднее изменить его температуру.

Практический пример: включите газовую плиту на макс. Положите руку прямо на горелку. Обратите внимание на почти мгновенные ожоги первой степени: воздух над грилем очень быстро нагревается. Поставьте пятигаллонную кастрюлю с водой на ту же горелку (эй, чтобы сварить пиво, нужно много воды!). Опустите руку в кастрюлю до дна (не касаясь). Обратите внимание, что вы находитесь на том же расстоянии, что и от горелки, но без ожогов! Вода имеет более высокую удельную теплоемкость и гораздо более вялая при изменении температуры.

Итак, это было весело. Почему мы заботимся? Нас это волнует, потому что, если вы пытаетесь максимизировать плотность, вы начинаете с уравнения закона идеального газа :

Где

• Т = температура
• ро = плотность
• гамма = отношение удельных теплоемкостей (постоянное давление/постоянный объем)

... за исключением того, что вы вдруг понимаете, что это уже не идеальный газ: гамма не постоянна, так как вы меняете влажность. Проверьте первые две строки таблицы записей удельной теплоемкости на наличие двух примеров для воздуха, которые аналогичны тем, которые вы предлагаете. Теплоемкость при постоянном давлении довольно сильно колеблется между двумя линиями, в основном из-за увеличения влажности: влажность 40,85% соответствует содержанию водяного пара 1,16%. Если вы посмотрите дальше на эту диаграмму, вы увидите то, что мы ожидали: удельная теплоемкость воды намного выше, чем у воздуха, и все это в конечном итоге возвращает нас к тому факту, что воздух с более высокой влажностью приводит к более низкой полезной плотности кислорода для нашего двигателя . работать с.

... глубокий вдох ...

И что? Почему хорошо настроенные двигатели не ломаются, когда воздух становится холодным и сухим? Почему я могу ездить на своем турбо-автомобиле зимой на уровне моря и в горах (ну, мы их называем горами) влажным летом?

Короткий ответ: компьютер двигателя довольно умен. Он не живет в теоретической модельной стране. У него есть еще несколько датчиков, измеряющих множество вещей, которые я проигнорировал выше. В результате он не пытается определить правильные значения для соответствия модели: он устанавливает параметры настройки на двигателе, а затем отслеживает результаты. Следовательно, это делает эффективное численное приближение всего вышеперечисленного, что:

A. Заставляет ваш автомобиль работать довольно хорошо, предоставляя вам максимально возможный пробег и мощность.

B. Не взрывается в зимний день.

Вы абсолютно правы. Я помню, как несколько лет назад комментатор Формулы-1 упомянул, что из-за холода по утрам гонщики заметили, что их время круга улучшилось на целых 1 секунду, что очень много для Формулы-1.

Кроме того, интеркулер охлаждает воздух, делая его более плотным, что, в свою очередь, увеличивает мощность, поэтому, очевидно, ваша теория поддерживается автомобильной промышленностью.

Имейте в виду, что касается влажности, когда люди начинают делать сумасшедшие вещи с турбодвигателями, они иногда добавляют комплекты для впрыска воды, которые распыляют мелкий водяной туман в камеру сгорания, чтобы поглотить тепло, чтобы помочь еще больше увеличить плотность, а также предотвратить катастрофические расплавления. Другие тюнеры могут использовать более насыщенную мелодию, чтобы использовать избыточное топливо для поглощения тепла. Это топливо тратится впустую, поэтому теоретически вы можете распылять в цилиндр практически любую жидкость, если она не мешает сгоранию или смазке. Имея это в виду, я думаю, что холодный влажный воздух может быть лучше, чем холодный сухой воздух.

Мои познания начинаются и заканчиваются бензиновыми двигателями с турбонаддувом, поэтому, если что-то не относится к двигателям NA или дизелям, дайте мне знать.

Есть еще один фактор, касающийся влажности, который заключается в том, что водяной воздух сильно расширяется / сжимается на градус изменения температуры, поэтому его присутствие в камере сгорания увеличивает давление взрыва.

Мой друг экспериментировал с системой впрыска воды на своей (карбюраторной) машине, когда учился на инженера. Он сообщил об улучшении экономичности и мощности, но его было сложно настроить и фактически требовалась собственная система управления (еще один карбюратор только для воды), поэтому он сдался.

Если более низкая температура окружающей среды сопровождается дождем или влажными условиями, вы также получите этот эффект бесплатно, так как воздух / вода уже смешаны для вас :-D

Ну, все, что я могу добавить, это то, что я живу в центральном Квинсленде, у нас в среднем от 35 до 42 летом и, скажем (рано утром), в среднем от 3 до 18 зимой. Если не идет дождь, здесь очень сухо 90% года. В основном погода пустыни... Когда жарко, ГОРЯЧО! Когда холодно - холодно! Но очень сухо. Все, что я могу сказать, это раннее утро, когда оно свежее, отзывчивость и крутящий момент сводят с ума... Летнее утро. Но в разгар дня я определенно замечаю, что моя машина становится довольно вялой. Итак, в двух словах из моего опыта, сухой холодный воздух лучше и всегда будет выигрывать.

Моя машина с турбонаддувом всегда страдала от детонации искры/запаздывания зажигания и наддува в летнюю жару. После того, как я добавил консервативную систему впрыска воды (две форсунки, одну в промежуточный охладитель и одну в колено корпуса дроссельной заслонки), она полностью устранила искровой стук на всех оборотах и ​​в любых условиях нагрузки. Я смог запустить полный буст (максимум, который мог выдержать мой турбо) даже в 90+ градусов летней погоды. «Бесплатная» мощность и никогда с ней проблем. Его было не сложнее установить, чем большинство других комплектов тюнера, таких как закись азота. Пара форсунок, нейлоновая трубка, источник воды, переключатель wot или активация давления наддува, подключение к аккумулятору, готово. Я, очевидно, большой поклонник впрыска воды, он абсолютно эффективен и относительно безопасен и дешев по сравнению с простым сбросом большего количества топлива или распылением закиси азота. : ) На моем модернизированном турбо я ненавидел, когда компьютер снижал наддув, когда впускной воздух был горячим. Задача решена.

В середине 1960-х годов, когда мне было 17 лет, я ездил на старом двухтактном мотоцикле Sun 1935 года выпуска. Я жил в части Великобритании, где зимой в определенное время года очень влажно. мокрый холодный густой туманный туман) Я заметил на этой конкретной дороге, по которой я часто ездил, что мой велосипед едет на 7 миль в час быстрее зимой, когда опускается этот густой туманный туман.В любом случае, я был заинтригован этим и посетил университет библиотека, где я читал, что во время Второй мировой войны некоторые британские истребители были оснащены водяным инжектором.Если пилоту нужно было выйти из очень сложной ситуации во время боя с нацистским самолетом, он мог нажать кнопку «вода» и распылить водяной туман. будет впрыскиваться во входящий поток воздуха в топливную систему карбюратора самолета (чтобы он мог быстро разгоняться) С уважением, Родерик

Ключевым параметром производительности является количество молекул O2 в единице объема. Так если на более низкой высоте, где воздух более плотный, то молекул О2 в единице объема больше, чем на большой высоте.

Важно отметить, что водяной пар не предлагает O2 для облегчения процесса горения, поэтому он фактически разбавляет количество O2 на единицу объема. Вроде как иметь больше азота или какого-то другого газа, который не способствует процессу горения.

Турбокомпрессор или другой нагнетатель снижает высоту плотности, создавая больше молекул O2 на единицу объема. Ограничительный воздушный фильтр создает перепад давления, в результате чего при более низком давлении в коллекторе (из-за потерь потока на фильтре) образуется меньше молекул O2 на единицу объема.

В конце концов, мощность зависит от количества топлива, которое можно эффективно сжечь в единицу времени. O2 необходим для сжигания большего количества топлива. Вода вытесняет O2. Более низкие температуры увеличивают плотность O2 на единицу объема.