趣味现象:汽车打开冷空调怠速会升高,原因是什么呢?
知识点:汽车冷空调系统的运行原理是解析上述问题的基础,其关键词为「压缩机」。冷空气不会平白无故的出现并进入车内,制冷的原理是为热空气“降温”,或者说利用低温物体吸收高温空气中的热能使其变成“冷空气”。这里所谓的低温物体指蒸发器,其温度的变化依靠“雪种”的形态变化。
01
雪种_概念解析
R134a_四氟乙烷
曾经的空调系统使用的是「氟利昂」,这种物质的制冷原理与四氟乙烷相同,但因泄露后会破坏臭氧层所以被禁用了。四氟乙烷是与HFC物质,是完全不会破坏臭氧层的,所以这种物质成为了国际通用的环保制冷剂。
基础参数:四氟乙烷的沸点为-26.2℃(零下26.2度)!概念是在寒冷的冬季也会沸腾蒸发,也就是成为气态。这是该物质能够作为“雪种”的原因,因为蒸发器的温度会始终在零摄氏度以上,是满足四氟乙烷沸点的;而某种物质在容器内蒸发则必然吸收容器的温度,蒸发器被吸热降温到接近零摄氏度,鼓风机将热空气吹过低温蒸发器则会降温。然而四氟乙烷的存量是有限的,所以雪种必须进行形态的变化。
02
循环_驱动
雪种在高压管路内如何运转?——压缩机是核心
气态的四氟乙烷会在压缩机的位置,在不开启「A/C」开关时压缩机是不工作的,此时雪种会是相对的静态状态,也就是空调系统不会制冷。打开开关后发电机会为压缩机通电,其单向离合器与带轮吸合后会开始运转;带轮是通过皮带与发动机曲轴连接,不开空调时为空转、开启后会通过发动机的驱动产生动力。
知识点:气态四氟乙烷的运动需要很强的推动力,压缩机自身的运转也存在阻力,所以在制冷时压缩机会消耗很大的能量——能量来自发动机通过皮带输出的转矩(扭矩)。
转速×扭矩÷9549=功率
功率×1.6=马力
内燃式发动机「怠速」的概念是“低转速运行·”,是踩油门能够直接加速、免去驱动操作的便利操作模式。怠速要克服的是发动机自身的运行阻力,以800rpm输出的马力只是克服了阻力使其自运转而已;而空调压缩机在开启后会消耗4.5PS左右的马力,其结果会如何呢?
假设:内燃式发动机不提高转速并开启压缩机,其怠速马力约为11PS左右,少了一“匹”都会造成动力不能克服阻力而熄火。压缩机直接占用了接近5PS,发动机则必然快速熄火。然而发动机有必须有怠速状态,所以就只能够通过「提高转速·提升马力」,升高转速实际是加大喷油量和进气量,以燃烧更多燃油产生更大能量为基础——补偿压缩机的消耗部分,或者说转速标准同时满足(怠速+压缩机)的马力需求,这就是开启冷空调系统转速必然升高的原因。
总结&说明:汽车热空调系统不会造成怠速转速升高,因为暖风的制热原理是利用「水暖」。概念为内燃机运行中必然会加热的防冻冷却液,在开启暖风后会流经暖风水箱并使其升温,温度升高后再将低温空气吹过高温水箱加热,送入车内即为暖风了。空调系统的鼓风机仅仅为几十千瓦,相比原车发动机1000/1500瓦的发电功率而言可以忽略不计,所以暖风系统不会提高转速而增加油耗,供参考。
相信大家经常在网上或者在电视上看到一种看上去非常滑稽的比赛,参赛选手穿着奇装异服,在大下坡的赛道上驾驶着自制的纸板赛车,并且赛场上窘态百出,而这项充满智慧与趣味的赛车比赛,那就是肥皂盒汽车大赛。
肥皂盒汽车大赛最早源于1930年,是当时美国的一项传统儿童娱乐活动,当时大人们用装肥皂的板条箱组装制作为玩具车给孩子驾驶,孩子们用这些肥皂盒车进行比赛而被得名,逐渐被发展成一项广深全球欢迎的赛车比赛。
所有参赛车辆都必须是自制的,而且刹车必须灵敏,并且必须有没有马达,但允许在肥皂盒车的顶部一推增加额外的速度,赛车必须有至少4个车轮,比起要有一定的刹车的功能,驾驶时必须戴头盔,,肥皂盒车的平均重量为68公斤,最高时速可达30至50km/h。
比赛过程中,参赛选手驾着自己的赛车从斜坡上疾驰而下,评委会根据参赛车下落时的速度、造型和人气来进行综合评判。比赛结束后,比赛所得将全部捐献给慈善机构。所以这些肥皂盒赛车不仅追求外观华丽,同时也是需要精心设计,这样才能成为赛场上的焦点。
现在肥皂盒汽车大赛从2000年开始流行,在全球30多个国家都曾举行过这种比赛,每年在美国各地都会举办肥皂箱赛车活动,尤其华盛顿举办最为盛大,比赛会分为选拔赛、锦标赛和精英赛三个等级。
肥皂盒汽车大赛活动旨在鼓励业余车手自己动手组装无发动机赛车,凭借勇气与高超车技一往无前地参与赛事。肥皂盒汽车大赛这一类低门槛的赛车运动,可以让更多的群众了解并参与到汽车运动中。希望未来能够在国内看到像肥皂盒汽车大赛这样有趣,并且可以促进国内汽车运动的赛事。
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我是奥特号的签约作者“冷玉”
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文章不错《开空调为什么「怠速转速」会升高》内容很有帮助