Saya ingat dari kelas fisika saya bahwa mesin Carnot gas ideal lebih efisien jika perbedaan suhu antara sumber panas dan termostat ("penerima panas") lebih besar ( http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/ hbase / thermo / carnot.html ).
Dan saya selalu berpikir bahwa ini MUNGKIN berlaku untuk mesin kehidupan nyata, jadi saya harus mengakui, saya memang berharap konsumsi bahan bakar lebih rendah selama musim dingin. Sayangnya, saya belum mengalami kekuatan penghematan uang dari musim dingin.
Tapi mungkin pengukuran saya cacat, dan mesin pembakaran memang lebih efisien jika panas berlebih terpancar lebih mudah?
PS: Saya tahu kalau mesin dingin juga berarti oli lebih kental / tebal. Jadi saya memang melihat kehilangan efisiensi yang signifikan (daya, sungguh) segera setelah memulai motor saya. Tapi saya lebih tertarik pada situasi stasioner, ketika mesin hangat dan siap.
sumber
Jawaban:
tl; dr: Suhu udara sekitar seharusnya tidak mengganggu efisiensi mesin atau konsumsi bahan bakar, tetapi akan memengaruhi output daya secara keseluruhan.
Jangan bingung efisiensi dengan output daya . Ini adalah dua hal yang terpisah. Ketika biaya asupan Anda lebih padat, Anda dapat membuang lebih banyak bahan bakar dan menciptakan lebih banyak daya . ( CATATAN: Gagasan untuk sistem manajemen engine adalah mempertahankan rasio udara terhadap bahan bakar 14,6: 1 secara umum(juga disebut stoikiometrik atau "stoik"). Ini adalah campuran udara dan bahan bakar yang disebut "sempurna" di mana semua bahan bakar dibakar tanpa oksigen tambahan yang tersisa sesudahnya. Sayangnya, campuran tabah biasanya tidak diperoleh. Ini terjadi karena dua masalah yang muncul, keduanya berkaitan dengan jumlah panas yang tercipta selama proses pembakaran. Pertama, pembakaran yang lebih panas dapat menyebabkan ledakan. Kedua, di atas suhu pembakaran sekitar 1700 derajat, nitrogen di udara yang dibawa ke mesin (bersama dengan oksigen - udara mengandung ~ 78% nitrogen dan ~ 20% oksigen) dan terbakar. Ini menciptakan NO2 atau Nitrogen Dioksida. Ini adalah polutan udara utama dan merupakan penyebab utama hujan asam yang dibicarakan di tahun 70-an di California. Juga sangat buruk bagi kita untuk bernafas - sebenarnya beracun.)
Sisi lain dari ini adalah efisiensi , yang dalam konteks mesin berarti mendapatkan daya yang lebih dapat digunakan dari jumlah bahan bakar yang sama. Langkah besar telah dibuat dalam beberapa dekade terakhir menuju efisiensi mesin. Salah satu cara mereka mencapai ini adalah melalui pengisian daya turbo. Secara sederhana, pengisian turbo adalah cara memanfaatkan energi panas yang dibuang dalam proses pembuangan. Turbo mampu meningkatkan muatan udara dengan menggunakan tekanan yang dibuat dari gas buang, yang memungkinkan komputer untuk membuang lebih banyak bahan bakar pada muatan masuk, sehingga menghasilkan lebih banyak daya. Ini bisa mengarah pada diskusi "lain" yang sangat besar, jadi saya akan meninggalkannya di sini. Tidak perlu dikatakan, daya dibuat lebih efisien melalui metode ini daripada melalui aspirasi normal dan dengan demikian mesin dapat membuat lebih banyak daya dengan bahan bakar lebih sedikit.
Cara lain untuk meningkatkan efisiensi mesin adalah dengan meningkatkan rasio kompresi ( CR ) mesin. Aturan umum praktis untuk CR adalah, untuk setiap titik CR tambahan, output daya Anda akan meningkat sekitar 3%. Jika Anda meningkatkan output daya tanpa menambahkan lebih banyak bahan bakar, ini meningkatkan efisiensi.
Muatan udara yang lebih dingin yang masuk ke mesin akan lebih padat dan mengandung lebih banyak oksigen daripada rekan yang lebih hangat. Anda masih menggunakan lebih banyak bahan bakar untuk menghasilkan lebih banyak daya, sehingga tidak ada manfaat efisiensi tambahan.
Meskipun Anda menyarankan untuk tidak memasukkan start-up dingin, ada alasan Anda tidak akan melihat konsumsi bahan bakar yang lebih baik selama periode ini. Alasannya adalah karena komputer benar-benar membuang lebih banyak bahan bakar ke dalam campuran untuk memberikan peningkatan stabilitas mesin (membantu membuatnya berjalan dengan lancar - seperti tersedak pada mesin karburator) dan untuk membantu catalytic converter menghangat lebih cepat membantu mencapai efisiensi puncak lebih cepat.
Sebenarnya, mesin pembakaran bisa sedikit lebih efisien jika mereka dapat memanfaatkan panas daripada memancarkannya. Ingat bahwa panas yang terpancar adalah energi yang hilang . Jika Anda dapat memanfaatkan panas untuk menghasilkan lebih banyak daya atau membuat daya yang sama lebih efisien, Anda lebih baik bersama-sama.
Yang saya bicarakan adalah sebuah konsep yang dikuasai seorang pria bernama Henry "Smokey" yang Yunick kuasai di awal tahun 80-an. Dia bekerja dari sebuah ide yang muncul dengan Ralph Johnson di awal 50-an sementara Ralph bekerja di GM. Gagasan tentang mesin udara panas di mana udara dipanaskan sampai sekitar 400 derajat dan dihomogenisasi(Dicampur dengan sangat baik) ke titik di mana ia tidak akan meledak. Anda dapat membaca artikel, tetapi alasannya tidak ada di dalam kendaraan saat ini adalah dua kali lipat. Pertama, mereka mencoba membuatnya menjadi kit baut, tetapi tidak bisa melakukannya karena membutuhkan bagian yang ditingkatkan untuk piston dan cincin, yang berlaku tidak banyak dari kit "baut pada" dan membuatnya menjadi jauh lebih mahal daripada harga target yang mereka targetkan. Kedua, sayangnya Smokey meninggal beberapa waktu lalu. Terlalu banyak rahasianya mati bersamanya saat dia menyimpan rincian di kepalanya. Ini benar - benar menyedihkan, karena dia melakukan pekerjaan yang benar-benar MENGAGUMKAN dan memiliki penemuan dan ide revolusioner yang mati bersamanya.
Mesin udara panas terbang dalam menghadapi pemikiran umum tentang induksi udara dingin dan pertanyaan Anda. Kebijaksanaan umum menyatakan bahwa semakin dingin udara masuk ke mesin, semakin baik hasilnya. Dan ini pada dasarnya benar dengan (apa yang kita anggap hari ini) mesin normal (mesin udara panas Smokey menjadi outlier).
sumber
"Sisi dingin" yang lebih rendah dari siklus Carnot mengarah pada efisiensi teoretis yang lebih baik, tentu, tetapi apakah Anda sudah menghitung berapa? Asupan 10-20 K yang lebih dingin dengan suhu pembakaran 1000 K yang sama mempengaruhi efisiensi akhir sebesar 1%. Dan efisiensi itu adalah 70% dalam hal apa pun, sehingga Anda dapat menebak bahwa ada begitu banyak parameter yang menurunkan efisiensi akhir menjadi 25%, sehingga Carnot memiliki sedikit relevansi dalam mobil.
Dan dalam hal apapun, mesin harus direkayasa ulang untuk menggunakan "sisi dingin" yang lebih rendah jika Anda menginginkan suhu pembakaran yang sama, karena jika Anda hanya menurunkan udara masuk di mesin normal, Anda akhirnya menurunkan dengan jumlah yang sama juga "sisi panas" suhu ", mengurangi keuntungan efisiensi bahkan lebih.
Di mobil musim dingin menggunakan lebih banyak bahan bakar karena udara lebih padat dan Anda harus mendorongnya, ban memiliki gesekan yang lebih besar dan Anda harus mendorongnya lebih keras, oli dalam transmisi semakin tebal dan menyebabkan lebih banyak kerugian, Anda menggunakan pemanas dan fitur-fitur lain yang menggunakan energi (yang berasal dari bahan bakar tentu saja, Anda memiliki lebih sedikit untuk benar-benar memindahkan mobil), bahan bakar berbeda di tempat pertama untuk meningkatkan pembakaran pada suhu dingin (ini berarti dimodifikasi untuk membakar lebih baik, tetapi memiliki lebih sedikit energi di dalam sehingga Anda perlu lebih banyak), dan seterusnya.
Anda dapat memiliki penghematan bahan bakar hingga 50% lebih buruk di musim dingin, dalam situasi tertentu bahkan 100% lebih buruk (itu berarti, konsumsi bahan bakar meningkat dua kali lipat).
Sebagai contoh penyebab konsumsi bahan bakar yang lebih tinggi: https://www.fueleconomy.gov/feg/coldweather.shtml
Edit
Ngomong-ngomong, kesalahan saya: efisiensi maksimum 1- (T_low / T_high)) berlaku untuk Carnot, tetapi mesin Otto memiliki efisiensi maksimum yang berbeda, lihat /physics/168912/carnot- vs-otto
Ini juga berarti bahwa mesin sudah jauh lebih dekat dengan efisiensi teoretis daripada yang sering terjadi.
sumber