动力|为什么空调打开后发动机动力性明显下降了?

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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 。
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 。
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 。
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