در هنگام رانندگی در زمستان ، بسیاری از صاحبان خودرو با یک انتخاب به ظاهر متناقض روبرو خواهند شد: با استفاده از یک بخاری ماشین افزایش مصرف سوخت؟ در پشت این سؤال ، تعامل پیچیده ای از اصول ترمودینامیکی ، طراحی مهندسی وسایل نقلیه و عادات رفتار کاربر وجود دارد.
1. اصل کار و ویژگی های مصرف انرژی سیستم بخاری
سیستم بخاری یک وسیله نقلیه سوخت سنتی در اصل "دستگاه بازیابی گرمای زباله" است. منبع گرمای هسته آن از مایع خنک کننده موتور است. هنگامی که دمای کار موتور به آستانه 80-90 ℃ می رسد ، خنک کننده از طریق مخزن آب بخاری جریان می یابد و دمنده هوای گرم را به داخل خودرو می فرستد. از نظر تئوری ، این فرایند به طور مستقیم سوخت اضافی مصرف نمی کند. با این حال ، تحقیقات توسط وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) نشان می دهد که در محیط دمای پایین منهای 6 ℃ ، زمان لازم برای رسیدن به موتور برای رسیدن به دمای کار عادی حدود 40 ٪ بیشتر از آن در یک محیط دمای طبیعی است. در این دوره ، افزایش تزریق سوخت منجر به افزایش قابل توجه در مصرف سوخت می شود. اگر بخاری در این زمان خیلی زود روشن شود ، زمان گرمایش موتور تمدید می شود که به طور غیرمستقیم بر مصرف سوخت تأثیر می گذارد.
2. تجزیه و تحلیل کمی از مصرف سوخت
داده های آزمایش SAE (انجمن مهندسان خودرو) در سال 2021 نشان داد که در یک محیط -10 ℃ ، وسیله نقلیه بلافاصله پس از شروع سرد ، بخاری را روشن می کند و میزان مصرف سوخت 1.2-1.8 لیتر در 100 کیلومتر افزایش یافته است. هنگامی که موتور به طور کامل از قبل گرم شد و از بخاری استفاده شد ، مصرف سوخت تنها با 0.3-0.5 لیتر افزایش یافته است. این تفاوت به دلیل استراتژی جبران دما واحد کنترل موتور (ECU) است: در دماهای پایین ، ECU حجم تزریق را برای حفظ پایداری بیکار افزایش می دهد ، در حالی که بار حرارتی سیستم بخاری باعث افزایش دمای خنک کننده می شود و موتور را مجبور می کند برای مدت طولانی در حالت نفتی غنی قرار بگیرد.
شایان ذکر است که سیستم مدیریت حرارتی وسایل نقلیه برقی (EVS) ویژگی های مختلفی را ارائه می دهد. تست مدل Y 2023 Tesla نشان داد که هنگام استفاده از تهویه مطبوع پمپ حرارتی برای گرمایش ، محدوده کروز حدود 18 ٪ کاهش می یابد. اگر کاملاً به گرمایش برقی PTC متکی باشد ، از بین رفتن دامنه کروز می تواند به 30 ٪ برسد. این به ما یادآوری می کند که هنگام بحث در مورد مصرف سوخت ، بین انواع سیستم قدرت تمایز قائل شویم.
3. بهینه سازی استفاده از استراتژی های فناوری
بر اساس تجزیه و تحلیل فوق ، توصیه می شود یک استراتژی مدیریت دما فاز را اتخاذ کنید: در شروع اولیه وسیله نقلیه ، تجهیزات گرمایش محلی مانند گرمایش صندلی و گرمایش فرمان (معمولاً از قدرت کمتر از 100W است) ابتدا باید استفاده شود و هوای گرم باید به تدریج پس از رسیدن دمای خنک کننده به 60 درجه سانتیگراد روشن شود. آزمایشات بوش در آلمان نشان داده است که این روش می تواند میزان جامع سوخت در زمستان را 7-12 ٪ کاهش دهد.
نگهداری منظم نیز بسیار مهم است. یک فیلتر تهویه مطبوع گرفتگی ، بار دمنده را 15 ٪ افزایش می دهد و در نتیجه سرعت بالاتری برای حفظ حجم هوا ایجاد می شود. راندمان هدایت حرارتی از خنک کننده پیری (بیش از 5 سال جایگزین نشده است) 20 ٪ کاهش می یابد. این عوامل پنهان باعث افزایش مصرف سوخت می شود. راهنمای رانندگی زمستانی وزارت حمل و نقل کانادا توصیه می کند سیستم گردش خون مخزن آب بخاری را هر 20،000 کیلومتر بررسی کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان خنک کننده کمتر از 85 ٪ از ارزش طراحی نیست.
4. نوآوری فن آوری و روندهای آینده
سیستم های مدیریت حرارتی جدید محدودیت های سنتی را از بین می برند. فناوری "مدیریت حرارتی هوشمند" BMW می تواند زمان گرم شدن موتور را 30 ٪ از طریق پمپ های الکترونیکی آب و کنترل دمای منطقه کوتاه کند. دستگاه بازیابی گرمای اگزوز تویوتا می تواند 5 کیلو وات انرژی گرما را فراهم کند. و سیستم سقف خورشیدی هیوندای می تواند 40 ٪ انرژی کمکی را برای سیستم گرمایش در روزهای آفتابی فراهم کند. این نوآوری ها ثابت می کند که پیشرفت های تکنولوژیکی در حال تغییر شکل مرزهای بهره وری انرژی رانندگی در زمستان است .