Регистрация Войти
Вопрос

Топливная экономичность и высота полета

Итак, несколько месяцев назад я переехал из Колорадо (на высоте ~6400 футов над уровнем моря) во Флориду (на высоте ~10 футов над уровнем моря). Сразу после переезда топливная экономичность моего автомобиля значительно снизилась. Раньше я получал 27–28 миль на галлон, а теперь — 22–23 мили на галлон.



Я бы ожидал обратного, ведь теперь двигатель получает больше кислорода, а значит, должен работать лучше. И действительно, я видел в интернете несколько сайтов, подтверждающих это. К сожалению, я также видел несколько сайтов, утверждающих обратное.



Что это должно быть? И почему?



Если я должен экономить топливо на меньшей высоте, то что может быть не так?

Я измеряю расход топлива по количеству топлива, которое машина расходует на заправке, и по показаниям одометра. Я пытался сбросить настройки ЭБУ, но это не помогло. Я немного изменил манеру вождения, теперь я чаще езжу по шоссе.



Автомобиль — Mitsubishi Eclipse Spyder 2002 года выпуска. Шестицилиндровый двигатель с механической коробкой передач. Заправляется топливом премиум-класса (89 в Колорадо, 93 во Флориде).
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/2928/fuel-efficiency-and-altitude
2
+ Читать

17 Комментариев

  1. Я могу назвать одну механическую/термодинамическую причину, по которой вы можете столкнуться с некоторой потерей пробега, хотя я подозреваю, что изменение режима ежедневной езды и, возможно, состава топлива (содержания этанола) в совокупности являются более значимыми факторами.



    Да, на большой высоте мощность двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке снижается. Обычно называют цифру 3 % на 1000 футов, но у меня нет достоверного источника. Это не значит, что на большой высоте вы потеряете в эффективности, так как большую часть времени двигатель не развивает максимальную мощность, а дросселируется, чтобы не всасывать слишком много воздуха для достижения максимальной мощности.



    Дросселирование приводит к потерям на перекачку. Поршень совершает работу, чтобы втянуть свежий заряд в цилиндр под давлением в коллекторе (вакуум) против давления в картере (при атмосферном давлении). На больших высотах атмосферное давление ниже, поэтому требуется меньшее дросселирование, что приводит к меньшим потерям на перекачку.



    Я нашёл этот сайт с хорошим объяснением потерь при перекачке, но будьте осторожны: на нём есть как минимум две P-V-диаграммы!



    http://www.mechadyne-int.com/vva-reference/part-load-pumping-losses-si-engine



    Подробная информация о выбросах доступна по ссылке:



    http://www.fueleconomy.gov/feg/atv.shtml



    На этой странице утверждается, что потери при перекачке составляют всего ~4% от общих потерь автомобиля, однако мне это кажется слишком оптимистичным. Имейте в виду, что ваш 3,0-литровый двигатель V6 довольно большой по мировым стандартам. Возможно, эти 4% потерь при перекачке были измерены на двигателе меньшего объёма. Я выясню, на каком автомобиле проводились испытания, это уже давно меня беспокоит.

  1. Влажный воздух менее плотный, чем сухой.




    Представьте себе кубический фут абсолютно сухого воздуха. Он содержит около 78%
    молекул азота, каждая из которых имеет молекулярную массу 28 (2 атома
    с атомной массой 14). Ещё 21% воздуха составляет кислород, каждая
    молекула которого имеет молекулярную массу 32 (2 атома с атомной массой
    16). Оставшийся один процент — это смесь других газов, о которых мы
    не будем беспокоиться.



    Молекулы свободно перемещаются в нашем кубическом футе воздуха и покидают его. Открытие
    Авогадро позволяет нам сделать вывод, что если мы добавим молекулы водяного пара
    в наш кубический фут воздуха, то часть молекул азота и кислорода
    уйдёт — помните, что общее количество молекул в нашем
    кубическом футе воздуха остаётся неизменным.



    Молекулы воды, которые заменяют азот или кислород, имеют
    молекулярную массу 18. (Один атом кислорода с атомной массой 16 и
    два атома водорода с атомной массой 1). Это легче, чем
    и азот, и кислород. Другими словами, замена азота и
    кислорода водяным паром уменьшает вес воздуха в кубическом
    футе, то есть его плотность уменьшается.




    Источник
  1. Для сравнения: влажность — недостаточно значимый фактор, чтобы его учитывали в руководствах по эксплуатации лёгких самолётов (в отличие от других факторов, влияющих на мощность двигателя, таких как высота и температура). Это действительно известный фактор, но он недостаточно значимый, чтобы его стоило упоминать в данных о характеристиках...
  1. Я начинаю думать, что на этот вопрос нет ответа. Слишком много переменных. Если бы мы говорили об автомобиле, подключённом к динамометрическому стенду с одинаковыми настройками дроссельной заслонки, то могли бы сравнить пробег.
  1. Хм, интересно. Должен признать, что связь между мощностью и расходом топлива может быть непрямой. Я заметил существенную разницу в мощности, но не проверял расход топлива. Возможно, ваш ЭБУ делает что-то относительно разумное

  1. Возможно, более важным фактором является температура воздуха: гораздо более тёплый воздух, который будет во Флориде, не даст вам такой же мощности. Холодный воздух гораздо эффективнее для автомобильного двигателя, так как он плотнее.



    Я знаю, что в холодные зимы у меня заметно увеличивается мощность, а некоторые мои друзья используют комплекты для повышения мощности, которые просто направляют охлаждающий воздух на интеркулер, чтобы двигатель не перегревался.
  1. Не совсем. Вы также должны помнить, что во Флориде жарче, чем в Аиде, так что кондиционер можно включать реже. Жаркая погода сильно влияет на молекулы воздуха и топлива: с повышением температуры молекулы чаще сталкиваются друг с другом. Таким образом, несмотря на то, что плотность воздуха «та же», в Колорадо холодный воздух успокаивает молекулы. Это означает, что воздух неподвижен, когда вы пытаетесь втянуть его в двигатель, в отличие от Флориды, где молекулы яростно сталкиваются, пытаясь сжаться.
  1. Это определённо повод для размышлений. Но разве это не уравнивает шансы? Воздух в Колорадо менее плотный (из-за высоты над уровнем моря), воздух во Флориде более плотный, но ваша идея с влажностью сводит это на нет. И если вы утверждаете, что снижение моей производительности связано исключительно с плотностью, то менее плотный воздух весит меньше (на кубический фут), а значит, во Флориде должно быть более низкое атмосферное давление, но это не так. Я бы также ожидал, что мой расход топлива будет меняться в зависимости от влажности (чего со мной никогда не случалось). Я не говорю, что ваша идея плоха или неверна, я просто хотел бы прояснить эти моменты :-)
  1. Эта теория тоже не выдерживает критики. Летом в Колорадо примерно такая же температура, как сейчас во Флориде (хотя во Флориде сейчас немного прохладнее). И я почти не заметил разницы в эффективности между летом и зимой в Колорадо (она настолько мала, что находится в пределах погрешности, <1 мили на галлон).
  1. Вы ездите примерно так же? Если вы стоите в пробке или совершаете короткие поездки, то расход топлива естественным образом снижается без учёта каких-либо экологических факторов.
  1. С другой стороны, на больших высотах мощность снижается.
  1. Хорошая мысль от @mikes. Я заметил, что расход топлива сразу же снизился на 10 %, когда Огайо перешёл на E10. Заправка в соседних штатах, где всё ещё можно было купить E0, сразу же восстанавливала прежний расход топлива.
  1. Используют ли в Колорадо и Флориде смесь метанола с бензином? Я заметил, что смесь метанола с бензином может снизить расход топлива на 10 %. Я знаю, что в Массачусетсе топливо похоже на калифорнийское. Не знаю, такое же оно во Флориде
  1. @Rig, ты имеешь в виду, замечаю ли я это? Трудно сказать. Возможно, но это может быть просто игрой моего воображения.
  1. Знаете ли вы, что способ использования педали изменился?
  1. @Rig Больше топлива и воздуха — больше мощности, поэтому мне не нужно использовать столько же газа, чтобы достичь той же скорости.
  1. Что ж, давайте предположим, что компьютер вносит коррективы для поддержания постоянного соотношения топлива и воздуха... тогда что произойдёт, если вы добавите больше воздуха? Вам придётся добавить больше топлива. Конечно, всё не так просто, но именно на это указывают мои инстинкты :P
Вы уже ответили на этот вопрос