Электропрогрев двигателя: Электроподогреватели двигателя и монтажные комплекты

Моментальный прогрев двигателя и салона автомобиля в мороз.

Долгие годы инженеры автомобильных заводов, разрабатывали и изучали до тонкостей систему охлаждения двигателя и отопления салона автомобиля, и казалось бы, что эти системы доведены до совершенства, особенно на новых машинах с климатической установкой. Но как оказалось совсем недавно, в этих системах можно намного повысить их ещё очень маленький КПД (коэффициент полезного действия) и существенно ускорить прогрев и двигателя и салона в холодную погоду. О том как этого добились инженеры, я и поведаю в этой статье.

О доработке системы охлаждения своими руками, которая позволит эффективнее прогревать и двигатель и салон, я уже писал, и подробно почитать об этом можно вот тут. В этой же статье мы рассмотрим систему, которая была разработана инженерами фирмы.

Всем водителям знакома неприятная ситуация, когда в морозное утро вы садитесь в промёрзший салон, и дрожащей от холода рукой, еле вставляете ключ зажигания и заводите двигатель. И если включить в этот момент печку (отопитель салона), то толку от неё никакого, пока мотор не прогреется до рабочей температуры. И причём при включенной печке двигатель прогревается намного медленнее. В этот момент прогрева, минуты тянутся долго, стёкла запотевшие и нет никакого желания куда то ехать.

Многие так же знают, что любой двигатель должен работать в определённом тепловом режиме, только в нём он сможет отдать всю свою мощность, не потерять свой ресурс и быть экономичен. И хотя современные инжекторные двигатели вроде бы допускают начало движения автомобиля сразу же после запуска, но всё же на их «здоровье» это сказывается не слишком благотворно, не говоря уж об очень вредных выбросах в этот момент в окружающую среду, а расход топлива в это время колосальный.

Исследования, которые проводили немецкие специалисты, выявили, что в самом начале поездки, холодный двигатель среднего рабочего объёма, легкового автомобиля, пожирает около 40 литров на 100 км !!! И хотя этот сумасшедший расход снижается в двое уже через километр пройденного пути, но всё равно лишь только к пятому километру, можно засечь цифры расхода топлива, близкие к рекламируемым. И эти исследования были проведены при плюсовых температурах, до нуля градусов. А теперь представьте, если например за бортом -25 мороза ???

Проблема быстрого прогрева проявилась ещё острей с появлением на рынке более эффективно работающих моторов, особенно дизельных. Как можно прогреть такой мотор (да любой тоже) до рабочей температуры, если на улице минус двадцать, а до работы ехать всего пять или десять минут. Естественно в таком режиме любой двигатель своей рабочей температуры может не дождаться довольно длительное время, а иногда и всю зиму (если водитель кроме работы на машине никуда больше не ездит).

Но как всё таки решить такую проблему? С ней наконец то справились инженеры фирмы «Вистеон», и способ очень простой как и всё гениальное. Вспомните, какая деталь в нашем автомобиле или мотоцикле прогревается в любой мороз моментально? Конечно же выпускная система! И инженеры фирмы решили использовать бесполезно пропадающее тепло выхлопных газов. Ведь именно их температура в считанные не минуты, а секунды после запуска двигателя, достигает несколько сотен градусов, и подумать только, этот раскалённый поток тепловой энергии, бесполезно вылетает в трубу!

Схема газового «водонагревателя» от «Вистеон».

Умные инженеры-изобретатели раздвоили выхлопную трубу экспериментального автомобиля на две паралелльные отдельные трубы (см.рисунок). Одна труба обычная, а во второй поместили теплообменник, подсоединённый к системе охлаждения двигателя. Схема эта очень простая и примерно такая же как и используемая нами уже давно, в домашней газовой колонке, в которой очень быстро нагревается проточная вода.

Вся сложность этой системы заключается только в специальных заслонках, которые по команде электронного блока управления могут перекрывать рукав дополнительной выхлопной трубы. А блок управления, постоянно следит за температурным режимом двигателя, и в соответствии с этим режимом управляет заслонками. И теперь охлаждающая жидкость, прокачиваемая помпой, нагревается не только забирая тепло от стенок двигателя, но и от выхлопных газов, которые проходят через спираль змеевика.

График прогрева салона автомобиля при температуре минус 18 градусов мороза. Показано время прогрева салона с теплообменником (красный) и без теплообменника (синий). Почувствуйте разницу!

Нагрев охлаждающей жидкости, а соответственно прогрев двигателя и салона, происходит намного быстрее чем в обычной системе, и посмотреть это наглядно вам поможет график на рисунке. И заметьте, что по вертикальной оси показана температура воздуха в салоне, а не охлаждающей жидкости в системе охлаждения. Жидкость в системе достигает рабочей температуры намного раньше.

Такую систему можно установить на любой серийной машине, так как она не сложная и от этого не потребует серьёзных затрат от потенциальных клиентов. И поэтому ей заинтересовались многие фирмы. Да и с заказчиками проблем не будет, так как плюсов у автомобиля, оборудованного такой системой будет достаточно. Это и существенное увеличение ресурса двигателя (как известно, свой ресурс двигатель очень быстро теряет в момент прогрева), и ощутимая экономия топлива, и снижение вредных выбросов. Ну и наконец то можно будет поблаженствовать в тёплом салоне вашего автомобиля, почти сразу же после запуска двигателя.

Греть двигатель или нет?

Автоинструкторы уверяют, что недостаточная смазка является одной из главных причин возникновения разного рода неисправностей при прогреве двигателя и его холодном запуске. Поэтому зимой нужно более внимательно относиться к моторному маслу. Во-первых, при покупке обращать внимание на его вязкость, а также на качество, которое определяется спецификацией.

Чем опасно не прогревать двигатель?

Не стоит забывать, что в масле низкого качества часто образуются низкотемпературные отложения на поверхностях двигателя и его внутренних деталях. Особенно это происходит во время разогрева до рабочей температуры. Плохое масло может превратиться во что угодно, покрыть стенки емкости слоем мази, забить все отверстия и каналы.

Поэтому в холодное время года поездка без прогрева двигателя может стать небезопасной.

У современных компактных моторов каналы смазочной системы имеют малые сечения, поэтому двигатель очень чувствителен к качеству и вязкости масла. Если при холодном пуске степень вязкости повышена, масло не сможет быстро поступить к подшипникам.

Таким образом, рекомендуется применять синтетические масла, у которых стабильная температура вязкости.

Сколько занимает прогрев?

Краткий анализ работы двигателя показывает, что прогревать его все-таки нужно до тех пор, пока температура жидкости для охлаждения не повысится хотя бы до 40 градусов. Стрелка датчика указателя температуры при этом «страгивается» с нуля, и требуется на это около пяти минут.

К сожалению, в этом случае страдает экология. Холодный мотор работает на обогащенной смеси топлива, при этом сильно возрастают выбросы CH и CO, которые являются основными вредными компонентами выхлопных газов. Проверить это на практике нетрудно. Если машину прогревают во дворе дома, то неприятный запах будет чувствоваться даже в квартирах верхних этажей.

Время для прогрева достаточно велико, значит, число вредных веществ, которые окажутся в атмосфере, тоже будет немалым.

Что произойдет, если не греть, а сразу ехать?

В цилиндры будет поступать больше топлива, и прогрев займет намного меньше времени, то есть количество выбросов будет меньше. В некоторых странах власти, руководствуясь этим, запрещают прогревать мотор после запуска (нужно отметить, что в основном это теплые страны, у нас пока такого опыта нет).

С технической точки зрения прогрев двигателя — вещь необходимая. Она помогает снизить износ деталей, отсрочить ремонт, наконец, сэкономить деньги.

Но плата за такую экономию слишком высока: страдает экология, атмосфера загрязняется, а от этого напрямую зависит наше с вами здоровье.

Посмотрите видеоматериал, на тему «Греть машину или нет»:

Отечественный автопром

Конструкция отечественных моделей карбюратора слишком грубая и несовершенная, и не может обеспечить двигателю устойчивое функционирование при движении авто сразу же после запуска. А вот характерные для иномарок системы впрыска топлива (точнее его дозировки) помогают улучшить работу холодного мотора, что снижает выхлопы вредных веществ.

Но и такие устройства не в состоянии полностью снизить негативное воздействие.

Даже если в транспортном средстве есть система с каталитическим нейтрализатором, которая уменьшает токсичные выбросы, она не будет работать эффективно, пока нейтрализатор не нагреется до необходимой рабочей температуры, на что опять требуется продолжительное время.

Современный автопром

Сегодня некоторые современные марки автомобилей оборудуются специальными системами с принудительным электропрогревом нейтрализатора, что решает наконец-то проблему загрязнения воздуха вредными выбросами на этапе прогрева машины. Но такого транспорта пока совсем немного.

Если зимой с утра вы выгляните в окно, то увидите десятки водителей, которые прогревают свои автомобили, принося, таким образом, ощутимый урон не только окружающей среде, но и людям. Конечно, запрещать это делать — не наше дело, мы лишь обрисовали общую картину.

А греть или не греть — решает каждый для себя сам.

Удачного прогрева и зимнего завода!

В статье использовано изображение с сайта sobaki-dendy.ya.ru

%d0%bf%d1%80%d0%be%d0%b3%d1%80%d0%b5%d0%b2 — с русского на все языки

Все языкиАнглийскийРусскийКитайскийНемецкийФранцузскийИспанскийИтальянскийЛатинскийФинскийГреческийИвритАрабскийСуахилиНорвежскийПортугальскийВенгерскийТурецкийИндонезийскийШведскийПольскийЭстонскийЛатышскийДатскийНидерландскийАрмянскийУкраинскийЯпонскийСанскритТайскийИрландскийТатарскийСловацкийСловенскийТувинскийУрдуИдишМакедонскийКаталанскийБашкирскийЧешскийГрузинскийКорейскийХорватскийРумынский, МолдавскийЯкутскийКиргизскийТибетскийБелорусскийБолгарскийИсландскийАлбанскийНауатльКомиВаллийскийКазахскийУзбекскийСербскийВьетнамскийАзербайджанскийБаскскийХиндиМаориКечуаАканАймараГаитянскийМонгольскийПалиМайяЛитовскийШорскийКрымскотатарскийЭсперантоИнгушскийСеверносаамскийВерхнелужицкийЧеченскийГэльскийШумерскийОсетинскийЧеркесскийАдыгейскийПерсидскийАйнский языкКхмерскийДревнерусский языкЦерковнославянский (Старославянский)МикенскийКвеньяЮпийскийАфрикаансПапьяментоПенджабскийТагальскийМокшанскийКриВарайскийКурдскийЭльзасскийФарерскийАбхазскийАрагонскийАрумынскийАстурийскийЭрзянскийКомиМарийскийЧувашскийСефардскийУдмурдскийВепсскийАлтайскийДолганскийКарачаевскийКумыкскийНогайскийОсманскийТофаларскийТуркменскийУйгурскийУрумскийБурятскийОрокскийЭвенкийскийМаньчжурскийГуараниТаджикскийИнупиакМалайскийТвиЛингалаБагобоЙорубаСилезскийЛюксембургскийЧерокиШайенскогоКлингонский

 

Все языкиАнглийскийНемецкийНорвежскийКитайскийИвритФранцузскийУкраинскийИтальянскийПортугальскийВенгерскийТурецкийПольскийДатскийЛатинскийИспанскийСловенскийГреческийЛатышскийФинскийПерсидскийНидерландскийШведскийЯпонскийЭстонскийТаджикскийАрабскийКазахскийТатарскийЧеченскийКарачаевскийСловацкийБелорусскийЧешскийАрмянскийАзербайджанскийУзбекскийШорскийРусскийЭсперантоКрымскотатарскийСуахилиЛитовскийТайскийОсетинскийАдыгейскийЯкутскийАйнский языкЦерковнославянский (Старославянский)ИсландскийИндонезийскийАварскийМонгольскийИдишИнгушскийЭрзянскийКорейскийИжорскийМарийскийМокшанскийУдмурдскийВодскийВепсскийАлтайскийЧувашскийКумыкскийТуркменскийУйгурскийУрумскийЭвенкийскийБашкирскийБаскский

Автоклуб ВАЗ 2101

[email protected] co (45), Grifin1907 (35), Юлия0211 (35), oleg 38 (44), magnum67 (54), вано73 (46), Igorkaaaaaaaa (29), olehkalynyak (36), Игорь. (32), Valdemar (29), ОлегВаз03 (31), Yur (37), igorsheva (46), Panda (28), юрий56 (50), Дмитро13 (63), Foxs1986 (35), Киевский (29), stend (39), Жека 93 (28), karadjia (53), Rogue (40), Alex red demon (34), Анатолий1187 (34), Nomak1989 (32), isaenkovl (36), gangsta678 (34), zaplin (63), samum (34), олег войтюк (35), Геннадий67 (54), xqz (34), seven (32), Валинтин (28), AlexKey (37), marchellano (41), nikolay4ik (37), serrser (34), Valik90 (31), Oleguah (39), nac67 (54), Иван-Барнаул (39), Linoks (39), AA_5148_AC (40), Shaman (38), AA5148AC (40), Stalexandr (26)

Тепловая машина — Энергетическое образование

Тепловой двигатель — это тип двигателя (например, двигателя в автомобиле), который производит макроскопическое движение за счет тепла. Когда люди трутся руками, трение превращает механическую энергию (движение наших рук) в тепловую (руки становятся теплее). Тепловые двигатели делают прямо противоположное; они берут энергию из тепла (по сравнению с окружающей средой) и превращают ее в движение. Часто это движение превращается в электричество с помощью генератора.

Почти вся энергия, используемая для транспортировки и электричества, поступает от тепловых двигателей. Горячие предметы, даже газы, обладают тепловой энергией, которую можно превратить во что-то полезное. Тепловые двигатели перемещают энергию из горячего места в холодное и переводят часть этой энергии в механическую. Тепловым двигателям для работы требуется разница в температуре.

Изучение термодинамики изначально было вдохновлено попыткой получить как можно больше энергии из тепловых двигателей. ^[2] По сей день используются различные виды топлива, такие как бензин, уголь и уран. Все эти тепловые машины по-прежнему работают в пределах, установленных вторым законом термодинамики. Это означает, что для нагрева газа используются различные виды топлива, и необходим большой резервуар для холода, чтобы избавиться от отработанного тепла. Часто отработанное тепло уходит в атмосферу или в большой водоем (океан, озеро или реку).

В зависимости от типа двигателя используются разные процессы, такие как воспламенение топлива путем сгорания (бензин и уголь) или использование энергии ядерных процессов для производства тепла (уран), но конечная цель одна и та же: переключение тепла в работу.Самый известный пример теплового двигателя — двигатель автомобиля, но большинство электростанций, таких как угольные, газовые и атомные, также являются тепловыми двигателями.

Двигатель внутреннего сгорания

полная статья

Двигатели внутреннего сгорания являются наиболее распространенной формой тепловых двигателей, поскольку они используются в транспортных средствах, лодках, кораблях, самолетах и ​​поездах. Они названы так потому, что топливо воспламеняется для выполнения работы внутри двигателя. Затем в качестве выхлопных газов выбрасывается та же смесь топлива и воздуха.Хотя это чаще всего делается с помощью поршня, это также можно сделать с помощью турбины.

На рисунке 1 показан пример двигателя внутреннего сгорания. Этот конкретный тип называется четырехтактным двигателем, который довольно часто встречается в автомобилях.

Внешний тепловой двигатель

полная статья

Внешние тепловые машины, как правило, являются паровыми двигателями, и они отличаются от внутренних тем, что источник тепла отделен от газа, который действительно работает. Эти тепловые двигатели обычно называют двигателями внешнего сгорания, потому что сгорание происходит вне двигателя.Например, внешнее сгорание будет использовать пламя для нагрева воды до пара, а затем использование пара для вращения турбины. Это отличается от внутреннего сгорания, как в двигателе автомобиля, где бензин воспламеняется внутри поршня, работает, а затем выбрасывается.

Ядерные реакторы не имеют горения, поэтому используется более широкий термин внешний тепловой двигатель. Кипящий водяной реактор на Рисунке 2 представляет собой внешний тепловой двигатель, как и другие атомные электростанции.

Примеры тепловых двигателей

Внутреннее сгорание

Внешнее сгорание

КПД

основная статья

КПД двигателя — это процент потребляемой энергии, которую двигатель может преобразовать в полезную работу.Уравнение для этого: η = объем работы / затраты энергии. Наиболее эффективные поршневые двигатели работают с КПД около 50%, а средняя угольная электростанция работает с КПД около 33%. Недавно построенные электростанции получили КПД более 40%.

Меньшие тепловые двигатели, например, в автомобилях, имеют выходную механическую мощность, измеряемую в лошадиных силах. Большие тепловые двигатели, такие как электростанции, измеряют мощность в МВт. Конечно, выходную мощность можно измерить в любых единицах мощности, например в ваттах.

Потребляемая мощность теплового двигателя — это также мощность, часто измеряемая в МВт. С силовой установкой также имеется выходная электрическая мощность. Чтобы различать две мощности, тепловая мощность (входная мощность) измеряется в тепловых мегаваттах (МВт), в то время как для производства электроэнергии выходная мощность измеряется в электрических мегаваттах (МВт). Для тепловых двигателей, которые обеспечивают движение вместо электричества, выходная мощность будет механической.

Когенерация

основная статья

Тепловой двигатель имеет два побочных продукта: работу и тепло.Назначение большинства двигателей — производить работу, а с теплом обращаются просто как с отходами. Когенерация использует отходящее тепло для полезных вещей. Обогреватель в автомобиле работает за счет когенерации — отбирая отработанное тепло от двигателя для нагрева воздуха, который нагревает кабину. Вот почему использование автомобильного обогревателя зимой мало влияет на расход бензина, но использование кондиционера летом может стоить примерно 10-20% от расхода бензина автомобиля.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Как это работает: блочные обогреватели

Breadcrumb Trail Links

1. Как это работает

В Канаде мы знаем, что электромобили — не единственные, которые иногда нужно подключать к розетке

Автор статьи:

Джил МакИнтош

Дата публикации:

14 ноября 2019 г. • 18 ноября 2019 г. • 4 минуты чтения • Присоединяйтесь к разговору Фото Джил МакИнтош

Содержание статьи

Так же, как спортсмены растягивают мышцы перед выступлением, двигатели транспортных средств лучше всего работают, когда они » перед тем, как приступить к работе в очень холодные дни, мне дали небольшую разминку.Это работа подогревателя блока цилиндров.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Он был изобретен в 1947 году Эндрю Фриманом, который пережил достаточно зим в Северной Дакоте, когда разрядил аккумулятор своего Ford, пытаясь завести его на сильном морозе.

Он использовал электрический нагревательный элемент для нагрева жидкостей в двигателе, и хотя его примитивная конструкция была улучшена с годами, блочные нагреватели по-прежнему работают по тому же основному принципу.

Что именно греем?

Название «блочный» нагреватель относится к нижней части двигателя, известной как блок. Благодаря силе тяжести масло собирается в поддоне в нижней части блока при выключении двигателя. Не все обогреватели входят в блок, но большинство людей все равно используют этот термин.

Масло загустевает при охлаждении. Это затрудняет запуск двигателя, поскольку движущиеся части должны преодолевать это сопротивление, а любое дополнительное время запуска будет потреблять больше энергии аккумулятора.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание артикула

Маслу также требуется больше времени, чтобы подняться до верхней части двигателя, и, хотя это происходит всего за секунды, увеличивается износ двигателя. Синтетическое масло течет лучше, чем обычное масло, и помогает предотвратить это, но оно может сделать это только тогда, когда термометр опускается до отрицательных температур.

Умная розетка для блочного обогревателя Silverado HD.Фото Коста Музурис / Driving

Блочные обогреватели не нужны в более мягком климате, но если температура упадет ниже -15 ° C, они будут иметь значение для запуска вашего двигателя, будь то первое дело утром или если он просидел на улице весь день на вашем рабочем месте.

Большинство типов блочных нагревателей фактически нагревают охлаждающую жидкость двигателя, а не масло, но это также нагревает двигатель, который, в свою очередь, снижает охлаждение масла. Некоторые из них расположены в нижнем шланге радара, а другие ввинчиваются в блок через отверстие для расширительной пробки.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание товара

Подходят ли все блочные нагреватели к замораживающим пробкам?

Также известные как «пробки замораживания», популярная история о пробках расширения заключается в том, что они предназначены для защиты вашего двигателя, если он достаточно холодный, чтобы охлаждающая жидкость замерзла: пробки выскакивают, поэтому лед не расширяется внутри и не треснет двигатель. блокировать.

Это теория, но даже в редких случаях, когда двигатель зависает, они не всегда выскакивают, как планировалось.На самом деле, это потому, что двигатели отливаются в песчаные формы, когда матрица вдавливается в песок, чтобы сделать форму, которая затем заполняется расплавленным металлом. Отверстия являются частью формы, и песок вытряхивается из двигателя, проходя через них.

Шланг радиатора или расширительные заглушки являются наиболее частым местом установки заводских блочных нагревателей. Другие типы включают нагреватели, которые входят в трубку масляного щупа двигателя; масляный поддон или подогреватели двигателя, удерживаемые магнитами или клеем; нагреватели, которые вкручиваются в сливное отверстие масляного поддона; и электрические одеяла, которые надеваются на двигатель и снимаются перед тем, как вы уедете.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Существуют также нагреватели трансмиссии, которые нагревают жидкость, чтобы помочь устройству переключать передачи более легко и эффективно, а также нагреватели аккумуляторных батарей, чтобы согреть их для лучшей пусковой мощности, хотя они, как правило, гораздо более популярны. на рабочих грузовиках, чем на обычных легковых автомобилях.

Как установить в машине блочный отопитель?

Отчасти благодаря усовершенствованию моторного масла и стоимости включения чего-то, что большинство людей в любом случае не использует, автопроизводители с большей вероятностью будут указывать блок-обогреватели как дополнительные опции, а не как стандартную функцию.

Если вы добавляете послепродажное обслуживание, то, если вы действительно не умеете обращаться с ящиком с инструментами, установите его профессионально, если он входит в блок двигателя или систему охлаждения, чтобы избежать утечки.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Блочный нагреватель подключается с помощью прилагаемого шнура, и если вы используете его впервые, вам придется найти шнур под капотом.Хотя может быть удобно просто включить его перед тем, как включить на ночь, обогревателю нужно всего лишь около трех или четырех часов, чтобы сделать свое дело. Установка и установка таймера на розетке сократит количество потребляемой электроэнергии. Не забудьте отключить его перед тем, как уехать утром (не спрашивайте, откуда мы это узнали).

1. Угловой ключ: у вас нет нагревателя блока? Вот что вы можете сделать

2. Угловой гаечный ключ. Следует ли вам дать машине прогреться?

В дополнение к защите компонентов двигатель, который уже немного прогрет с помощью блочного нагревателя, быстрее прогреется до рабочей температуры, что позволяет сэкономить на топливе и выбросах.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Независимо от того, используете ли вы блочный обогреватель или нет, после запуска двигателя не позволяйте ему бездействовать, пока он полностью не прогреется. Он работает богаче, чем обычно, и, поскольку он просто на холостом ходу, несгоревшее топливо может вымыть масло из цилиндров и привести к износу двигателя.

Современный двигатель на самом деле нагревается быстрее, когда он находится в движении.Запустите его, дайте ему поработать на холостом ходу в течение минуты или около того, а затем следующие несколько километров проедьте умеренно, ускоряясь плавно, а не нажимая на дроссельную заслонку. Этот более быстрый прогрев двигателя также означает, что ваш обогреватель будет быстрее выдувать горячий воздух, и от этого будет лучше и вам, и вашему двигателю.

Поделитесь этой статьей в своей социальной сети

Подпишитесь на рассылку Driving.ca Blind-Spot Monitor по средам и субботам

Нажимая на кнопку подписки, вы даете согласие на получение вышеуказанного информационного бюллетеня от Postmedia Network Inc.Вы можете отказаться от подписки в любое время, щелкнув ссылку для отказа от подписки внизу наших электронных писем. Postmedia Network Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300

Спасибо за регистрацию!

Приветственное письмо уже готово. Если вы его не видите, проверьте папку нежелательной почты.

Следующий выпуск «Монитора слепых зон» Driving.ca скоро будет в вашем почтовом ящике.

Комментарии

Postmedia стремится поддерживать живой, но гражданский форум для обсуждения и поощрять всех читателей делиться своим мнением о наших статьях.На модерацию комментариев может потребоваться до часа, прежде чем они появятся на сайте. Мы просим вас, чтобы ваши комментарии были актуальными и уважительными. Мы включили уведомления по электронной почте — теперь вы получите электронное письмо, если получите ответ на свой комментарий, есть обновления в цепочке комментариев, на которую вы подписаны, или если пользователь, на которого вы подписаны, следит за комментариями. Посетите наши Принципы сообщества для получения дополнительной информации и подробностей о том, как изменить настройки электронной почты.

Работают ли электромобили в холодную погоду? Узнайте факты…

Короче да. Все автомобили (как бензиновые, так и электрические) имеют более низкую топливную эффективность при более низких температурах, что уменьшает расстояние, на которое автомобиль может проехать без дозаправки. Однако, поскольку некоторые электромобили имеют меньший запас хода, чем типичный бензиновый автомобиль, эти потери эффективности могут быть важным фактором при выборе электромобиля в местах с холодными зимами. Тем не менее, современные электромобили прекрасно работают в холодном климате, а новые модели будут еще лучше.

Электромобиль на склонах горы Худ в Орегоне.(Источник Flickr / oregondot Министерства транспорта штата Орегон)

Бензиновые автомобили и электромобили

и проигрывают в холодную погоду

В холодную погоду все машины становятся менее эффективными. Для автомобилей с бензиновым двигателем такие факторы, как холодное моторное масло и повышенный холостой ход, могут снизить экономию топлива в условиях замерзания на 20% и более. В целом электромобили более эффективны, чем бензиновые, потому что электродвигатель гораздо эффективнее превращает накопленную электроэнергию в движение, чем двигатель внутреннего сгорания в преобразовании химической энергии бензина в механическую энергию.

Вы можете увидеть (или почувствовать) эту неэффективность, если учесть потерю энергии в виде тепла, которое покидает бензиновый автомобиль через выхлопную трубу и радиатор. Это тепло — это энергия от бензина, который тратится впустую. Около 60% энергии бензина превращается в тепло, и только около 20% идет на привод колес. Однако, когда температура падает, это «отходящее» тепло используется для обогрева кабины.

В электромобиле с аккумулятором отсутствует расточительный (но теплый) двигатель, поэтому необходима электрическая система обогрева (либо резистивный нагреватель, либо тепловой насос), чтобы поддерживать микроклимат в салоне в холодный день.Это электричество для обогрева будет поступать от той же батареи, которая используется для питания электрической трансмиссии, поэтому эффективный диапазон будет падать в холодную погоду (при условии, что водитель решит использовать обогреватель).

Не вся потеря дальности действия происходит из-за системы климат-контроля. Батареи также имеют более низкую производительность, поскольку температура падает из-за влияния температуры на подвижность электронов через батарею. Чтобы сохранить производительность и уменьшить ускоренное старение батарей, многие электромобили имеют систему управления температурой, которая поддерживает нагрев батареи (или охлаждение при высоких температурах) до оптимального температурного диапазона.Для нагревания аккумуляторной батареи требуется энергия, уменьшающая дальность действия. Комбинированный обогрев кабины и аккумулятора может увеличить нагрузку на вспомогательную мощность на электромобиле, таком как Nissan LEAF, с менее 1 кВт до почти 3 кВт при температуре от 68 ºF до 10 ºF.

Есть способы уменьшить влияние низких температур на производительность и дальность действия электромобилей. Один из них — прогреть кабину и / или аккумулятор перед отключением автомобиля. Эту «предварительную подготовку» электромобиля можно даже выполнить с помощью смартфона или приложения для часов на некоторых автомобилях. Это похоже на использование нагревателей блока цилиндров и систем дистанционного запуска, используемых на бензиновых автомобилях (хотя и без выхлопа двигателя на холостом ходу). Электросеть используется электромобилем для обогрева батареи и салона, поэтому большая часть накопленной в автомобиле электроэнергии может идти на работу колес.

Электромобили также становятся лучше при низких температурах. Например, использование высокоэффективных тепловых насосов может обеспечить обогрев кабины с гораздо меньшим расходом заряда батареи, чем резистивный нагреватель.Другие усовершенствования конструкции могут помочь, например, использование тепла от электродвигателя и электроники управления мощностью для обогрева батареи и / или кабины транспортного средства. Эти типы улучшений обычно обнаруживаются в электромобилях, которые с самого начала проектировались с использованием электрической трансмиссии, поэтому мы должны увидеть, что эти более эффективные функции станут более распространенными, поскольку все больше производителей создают модели «только для электромобилей», такие как Chevy Bolt и BMW i3. .

Люди покупают электромобили в холодных местах и ​​любят их

Итак, как электромобили работают в реальном мире для людей, живущих в холодном климате? Компания по управлению парком электромобилей Fleet Carma отслеживала поездки на Nissan LEAF в Канаде и США.С. и обнаружил, что общая дальность полета снижается с почти 80 миль в погодных условиях до 50-60 миль при движении в условиях ниже нуля.

Это заметное падение, но все же оставляет достаточный запас хода для многих водителей. Например, наш опрос водителей в США показал, что 54% ​​сообщили, что ежедневно проезжают менее 40 миль, а 69% в среднем проезжают менее 60 миль. Для электромобилей с большей дальностью хода, таких как Tesla Model S или предстоящий Chevy Bolt, влияние холода, вероятно, будет меньшей проблемой.Эти автомобили имеют больший общий запас хода, поэтому любая потеря дальности меньше повлияет на полезность вождения и предложит водителям достаточную емкость аккумулятора для работы как двигателя, так и обогревателей для расширенных поездок. Например, Telsa сообщает, что их модель S 70D теряет около 19% запаса хода при движении при температуре 0 градусов по Фаренгейту с включенным обогревателем, сокращая запас хода до 195 миль.

Nissan LEAF в зависимости от температуры. Данные Fleet Carma через «Влияние региональной температуры на эффективность, дальность хода и выбросы электромобилей в США»

Tesla Model S 70D на шоссе (65 миль в час) в зависимости от температуры.Благодаря большему аккумулятору и более эффективной системе управления температурой, Tesla сохраняет дальность действия почти 200 миль при температуре 0 градусов по Фаренгейту. Данные приведены на сайте Tesla Motors.

Если они работают в Норвегии, электромобили справятся с нашими зимами

Чтобы увидеть, работают ли электромобили в холодную погоду, можно посмотреть на примере Норвегии. Щедрые льготы Норвегии в отношении электромобилей сделали электромобили популярными в этой северной стране. В Норвегии было продано более 70000 электромобилей, и электромобили составили более 20% всех новых автомобилей, проданных за первые 9 месяцев 2015 года. Субсидии являются основной причиной таких высоких темпов продаж электромобилей, но водители не стали бы выбирать эти автомобили, если бы они не работали для удовлетворения своих потребностей в вождении. Мало того, что норвежцы выбирают электромобили, но также многие из них выбирают электромобили с меньшим запасом хода от Nissan и Volkswagen, несмотря на низкие средние зимние температуры. Электромобили также работают ближе к дому в более холодных климатических условиях, таких как Канада и Вермонт.

Один дилер Chevy в Квебеке даже перевел свое представительство на продажу в основном гибридов Chevy Volt.

На характеристики электромобиля

влияет холодная погода, но электромобиль может быть хорошим выбором для многих американцев, даже если они живут в северных районах страны. А в северо-западных и северо-восточных штатах водители электромобилей могут получить доступ к самой чистой электроэнергии в стране, что значительно сокращает выбросы от вождения (используйте наш инструмент для электромобилей для расчета выбросов в вашем районе). Доступные электромобили с большим запасом хода сделают холодную погоду еще менее серьезной проблемой, но даже современные электромобили работают круглый год в каждом штате страны.

Удивительное совпадение тепловых насосов и электромобилей

Мы в Green Energy Consumers Alliance хотели бы соединить точки между технологиями, рынками и политикой, чтобы помочь людям сделать разумный выбор зеленой энергии. Электромобили помогают значительно снизить углеродный след легковых автомобилей, так же как электрические тепловые насосы заменяют ископаемое топливо, используемое для обогрева наших домов; вот почему мы помогаем людям перейти на оба варианта. Но между этими двумя технологиями есть совпадение, которое мы считаем интересным и важным.

Весна в Новой Англии — идеальное время для долгой поездки на электромобиле. При температуре около 68 градусов литий-ионные аккумуляторы в электромобилях работают наиболее эффективно, поэтому полностью заряженный аккумулятор может обеспечить поездку на 300 миль в автомобиле с пробегом в 250 миль по оценкам Агентства по охране окружающей среды.

Расчетный диапазон EPA — это не фиксированное число, которое вы будете видеть всякий раз, когда с вас взимается 100%. Это среднее значение, учитывающее сезонные изменения погоды, и фактическое количество миль, которое вы проедете с полной зарядкой, будет зависеть от условий вождения.Оценщики запаса хода в электромобилях достаточно сложны, чтобы учитывать температуру, местность и скорость на приборной панели, чтобы дать водителю более точную оценку.

В целом, умеренные погодные условия увеличивают дальность действия. Когда температура повышается на летнем солнце или понижается на зимнем снегу, энергия, накопленная в батарее, должна использоваться для нагрева или охлаждения. Каждая единица энергии, которая используется для терморегулирования батареи, — это единица энергии, которую нельзя использовать для движения, что означает меньшее количество миль.

Влияние температуры на дальность полета особенно заметно в холодную погоду, когда электричество, хранящееся в батарее, также необходимо использовать для обогрева воздуха в салоне, чтобы пассажиры чувствовали себя комфортно. В то время как автомобили с бензиновым двигателем могут полагаться на тепло, теряемое двигателем, чтобы помочь пассажирам согреться, электромобили не тратят столько энергии и должны перенаправлять энергию от батареи, чтобы поддерживать температуру автомобиля. Электрические обогреватели эффективны, но для поддержания комфорта в автомобиле зимой в Новой Англии требуется много тепла и, следовательно, много электроэнергии.

Многие водители из Новой Англии справляются с потерей запаса хода в холодную погоду, в том числе Брюс, пилот Bolt из Массачусетса, изображенный здесь. Вот несколько советов по увеличению запаса хода зимой.

В солнечной и умеренной Калифорнии, где продается большинство электромобилей в США, запас хода остается неизменным в течение всего года. С другой стороны, водители из Новой Англии могут терять до 30% запаса хода в холодные дни. В электромобиле с пробегом 250 миль полная зарядка может означать менее 200 миль на одну зарядку при низкой температуре.

Что такое тепловой насос?

Тепловые насосы становятся все более популярными и заменяют неэффективные газовые или мазутные печи для отопления домов. На отопление и охлаждение зданий приходится примерно треть выбросов в результате потепления климата в Род-Айленде и Массачусетсе. Эксперты говорят, что переход на тепловые насосы имеет решающее значение для зависимости от ископаемого топлива. Наша команда по защите интересов усердно работает над улучшением политики поддержки тепловых насосов, и мы запустили пилотную программу, чтобы помочь людям модернизировать свои старые системы отопления.Преимущества тепловых насосов можно применить и к технологии электромобилей.

Источник изображения: Nissan

Тепловые насосы не производят тепла, как при сжигании ископаемого топлива; как кондиционер, который может работать в обратном направлении, они перемещают тепла, чтобы в помещении было прохладнее летом и теплее зимой. В то время как резистивный электрический нагрев, более часто используемый в качестве источника электрического нагрева, считается эффективным на 100%, тепловой насос использует всего одну единицу электроэнергии для перемещения трех единиц тепла. Другими словами, тепловые насосы потребляют треть электроэнергии, сохраняя при этом тот же уровень комфорта.

Значит, тепловые насосы эффективны на 300%?

Да и нет.

Из-за энтропии и термодинамики невозможно достичь эффективности более 100%. Это будет означать, что вы вкладываете 1 единицу энергии и получаете 3 единицы энергии на выходе. В этом есть смысл:

Электрические обогреватели считаются эффективными на 100%, потому что они преобразуют всю электроэнергию в тепло.Это все, что вы можете получить, если пытаетесь создать тепло. Обычно другие процессы теряют энергию на тепло случайно, пытаясь выполнить другие энергоемкие задачи.

Но ключ к пониманию тепловых насосов заключается в том, что они не создают тепло, а перемещают тепло. И оказывается, что вы можете перемещать тепло с меньшим количеством электроэнергии, чем требуется для создания тепла, поэтому тепловые насосы достигают того, что мы хотим (поджаренный теплый салон автомобиля), не сжигая столько энергии.

Инженеры не любят говорить, что эффективность чего-либо превышает 100%, поэтому для тепловых насосов лучше использовать термин «коэффициент полезного действия» или COP.Что-то со 100% -ной эффективностью имеет КПД 1. Для тепловых насосов КПД варьируется от 1 до 4. Это означает, что он более эффективен при обогреве помещения, чем при сжигании топлива.

Подобно литий-ионным батареям и бензиновым двигателям, тепловые насосы менее эффективны в холодную погоду, потому что в 30-градусный день трудно отвести тепло. Это замедляет запуск тепловых насосов в холодную погоду по сравнению с почти мгновенным согревающим эффектом резистивного нагрева. Но когда зимой потребность автомобиля в энергии высока, тепловые насосы резко снижают потребление энергии и, следовательно, увеличивают дальность поездки в холодную погоду на целых 30% по сравнению с электрическими нагревательными элементами, используемыми сегодня в большинстве электромобилей.

В каких электромобилях используются тепловые насосы?

Хотя тепловые насосы полезны для расширения диапазона холодных погодных условий, они на самом деле не увеличивают заявленную дальность действия транспортного средства, оцененную EPA, потому что цикл испытаний EPA для электромобилей не проверяет влияние обогрева кабины, самого большого расхода энергии во время зимой, во время испытаний на холодную погоду. Преимущества тепловых насосов скрыты от потребителей, сравнивающих наклейки с топливной экономичностью на электромобилях, и автопроизводителям приходится сравнивать производительность с более высокой стоимостью и сложностью.

«У меня было много возможностей проехать на LEAF как в сильный мороз, так и в жару, и я никогда не разочаровывался в характеристиках машины». — Дебби, владелец Nissan LEAF

В то время как большинство, если не все электромобили оснащены такими функциями, как обогрев сидений и рулевого колеса, чтобы согревать пассажиров без использования большого количества энергии, тепловой насос был более неуловимым среди самых популярных моделей электромобилей. Nissan предлагает тепловые насосы как часть «всепогодных» пакетов автомобилей для LEAF с 2013 года.В то время как Kia Niro EV стандартно поставляется с тепловым насосом, Chevrolet Bolt и Hyundai Kona для американского рынка его вообще не предлагают. Совсем недавно Tesla произвела фурор, объявив, что грядущая Model Y станет первой моделью Tesla, которая будет включать тепловой насос.

Будет интересно посмотреть, «решат» ли автопроизводители и рынок в целом облегчить опасения по поводу диапазона холодной погоды, установив тепловые насосы, увеличив общий средний диапазон или и то, и другое. Мы хотели бы увидеть и то, и другое, и ожидаем, что тепловые насосы станут более распространенными в качестве опции или даже в качестве стандартной функции полностью электрических систем.Мы не видели подробностей о том, насколько тепловой насос добавит стоимости электромобиля, но мы подозреваем, что стоимость будет снижаться по мере продажи большего количества единиц.

Есть простые способы избежать потери запаса хода в холодную погоду, даже если в вашем электромобиле нет теплового насоса. Некоторые страны с более суровыми зимами, чем Новая Англия, такие как Канада и Норвегия, активно внедряют электромобили. Если они могут это сделать там, то почему не здесь?

---

Щедрый жертвователь получит до 10 тысяч долларов до 30 сентября.С вашей помощью мы могли бы собрать 20 000 долларов на климат и чистую энергию!

Обслуживание систем отопления в J&R Tire, Service & Auto Electric

Прибл. Время: 60 минут | Диапазон цен: Узнать цену

Основы обслуживания систем отопления в J&R Tire, Service & Auto Electric

В отличие от системы охлаждения, которая отводит тепло от двигателя, система отопления передает тепло от двигателя внутрь автомобиля.Избыточное тепло двигателя поглощается охлаждающей жидкостью, смесью воды и антифриза. По шлангам обогревателя охлаждающая жидкость переносится от двигателя к радиатору, который отводит часть тепла в атмосферу. Водяной насос проталкивает охлаждающую жидкость через двигатель, систему охлаждения и систему отопления. Охлаждающая жидкость поступает в сердечник отопителя, расположенный на приборной панели вашего автомобиля. Там вентилятор отопителя направляет остальной теплый воздух в салон автомобиля. Как только охлаждающая жидкость передает тепло автомобилю, охлаждающая жидкость возвращается в водяной насос, где продолжает циркулировать по системе.Системы отопления и охлаждения имеют несколько общих компонентов, включая радиатор, термостат и водяной насос. Другие компоненты системы отопления включают электродвигатель вентилятора, регулирующий клапан нагревателя, сердечник нагревателя, вентилятор нагревателя и шланги нагревателя. Эти компоненты работают вместе, чтобы регулировать температуру в моторном отсеке и кабине.

Почему услуги по обслуживанию систем отопления должны выполняться в компании J&R Tire, Service & Auto Electric?

Поскольку системы отопления и охлаждения работают в тандеме, проблемы с системой охлаждения повлияют на систему отопления.Например, низкий уровень охлаждающей жидкости может повлиять на способность системы обогрева обогревать салон вашего автомобиля. Утечка охлаждающей жидкости может быть связана с повреждением сердечника обогревателя, радиатора, шланга обогревателя или системы охлаждения. Сладкий запах, исходящий из вентиляционных отверстий, свидетельствует об утечке охлаждающей жидкости. Другие распространенные проблемы, которые мешают компонентам системы обогрева, включают утечку вакуума, отказ клапана обогревателя, отказ двигателя вентилятора, отказ сердечника обогревателя или заедание термостата. Одна из самых частых причин поломок — перегрев, но профилактика системы отопления может помочь предотвратить это.Проконсультируйтесь с руководством по эксплуатации, чтобы узнать о рекомендуемых интервалах проверок для различных компонентов системы отопления, и при необходимости обязательно обратитесь к специалистам по ремонту системы отопления.

Мы с гордостью обслуживаем потребности клиентов в обслуживании систем отопления в Нью-Ричмонде, Висконсин, Сомерсете, Висконсин, Гудзоне, Висконсин и прилегающих районах.

Обслуживаемых площадей: Нью-Ричмонд, Висконсин | Сомерсет, Висконсин | Хадсон, Висконсин | и прилегающие районы

Дует горячий и холодный воздух | Tesla

Примечание редактора: в нашем последнем блоге Good Vibrations рассказывалось о некоторых тестах на безопасность и долговечность, которые мы проводили на Tesla Roadster.Это вызвало ряд вопросов, особенно касающихся климат-контроля. Таким образом, мы убедили Брайана, который полностью занят в обычные рабочие часы для наблюдения за тестами, отложить свои праздничные покупки на немного дольше и потратить некоторое время после работы, более подробно объясняя, как мы обеспечиваем удовлетворительный климат-контроль в Tesla Roadster. Вот его мысли…

Не забудьте пальто — мы тестируем демист
и разморозить в специальной холодильной камере

Отказавшись от двигателя внутреннего сгорания и заменив его аккумулятором и электродвигателем, Tesla Motors добилась удивительного сочетания производительности и экологичности.Проблема в том, что без двигателя нам приходится переосмысливать традиционный климат-контроль. Этот блог — попытка описать то, что автомобильные инженеры называют системой HVAC (сумасшедшее сокращение для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха).

В обычных автомобилях обогрев салона осуществляется охлаждающей жидкостью двигателя. Поскольку средний газовый или дизельный двигатель настолько неэффективен, около 30 процентов тепла, выделяемого при сгорании, передается охлаждающей жидкости двигателя, создавая готовый источник тепла для обогрева кабины.

Между прочим, вы также теряете энергию в выхлопной трубе и в масле, а также через ряд дополнительных путей. Таким образом, вы получаете только около 30 процентов полезной энергии «вперёд» из этого дорогостоящего галлона бензина. Это приблизительное число — оно зависит от типа двигателя и от того, как вы водите машину, но до некоторой степени иллюстрирует, почему Tesla Roadster более эффективен.

А теперь вернемся к исходной нити — отработанное тепло двигателя можно использовать, чтобы согреться.Чтобы вам было прохладно в летние месяцы, в вашем автомобиле есть кондиционер. Компрессор кондиционера приводится в движение двигателем. Итак, что делает Tesla Roadster теперь, когда мы выбросили вонючие маслянистые частицы?

Конечно же, мы ездим на электричестве! Однако написать это намного проще, чем сделать. Итак, я попытаюсь объяснить, как мы это делаем и какие тесты мы проводим, чтобы гарантировать, что нашим водителям и пассажирам будет максимально комфортно, насколько это возможно.

Во-первых, отопление. Это относительно просто.Мы заменяем матрицу нагревателя, через которую должна проходить охлаждающая жидкость двигателя, на электрический нагреватель, через который проходит 400 вольт. Продуманная часть дизайна заключается в том, чтобы гарантировать, что у нас есть безопасная система, которая также минимизирует расход заряда аккумуляторной батареи автомобиля (или системы накопления энергии (ESS), как мы ее называем).

Итак, мы используем так называемый нагреватель с положительным температурным коэффициентом (PTC). По сути, это резистор, который увеличивает свое сопротивление при нагревании, тем самым ограничивая ток, который он может потреблять.Так никогда не станет слишком жарко. Почему мы используем для нагревателя 400 вольт? Что ж, в отличие от любой другой машины, у нас есть доступное напряжение 400 вольт, так что мы можем использовать и это — это означает значительное снижение токов в кабелях, идущих от ESS в задней части автомобиля к обогревателю в передней части. И с обогревателем, способным откачивать 4 киловатта, это должно сохранять в салоне приятный и жаркий вид.

A Cool Primer

Кондиционер в автомобиле, как мы его называем в США.К., работает как бытовой холодильник. Кабина автомобиля похожа на внутреннюю часть холодильника, здесь есть насос (или «компрессор») для циркуляции хладагента и испаритель для отвода нежелательного тепла. (Вот почему задняя часть холодильника теплая — это тепло, получаемое от вашего молока, яиц и пива!)

С другой стороны, мы оснастили наши автомобили полностью электрической системой кондиционирования воздуха, чтобы сохранять прохладу. Здесь используется компрессор, похожий на тот, что используется в домашнем холодильнике, только у нас синий и работает от 400 вольт.Он находится в передней части автомобиля и прокачивает хладагент через холодильный агрегат так же, как и в стандартной автомобильной системе.

Однако есть одна дополнительная сложность — у нас также есть требование сохранять ESS в прохладе. ESS имеет собственный контур охлаждающей жидкости с насосом, который циркулирует смесь антифриза вода / гликоль вокруг ESS, а затем через отдельный блок охлаждения справа от ESS за дверью пассажира. Это позволяет нам достигать температуры ячеек в диапазоне, обеспечивающем долгий срок службы и эффективную работу.(См. Наш недавний блог «Немного о батареях».) Охлаждение также распределяет тепло внутри блока, чтобы минимизировать колебания температуры между элементами в системе.

Помимо контроля температуры ESS во время движения, нам также необходимо поддерживать его температуру в определенных пределах во время зарядки. ESS может безопасно управлять автомобилем при температуре окружающей среды до -20 ° C (-4F °). Однако зарядка должна производиться только при температуре выше 0 ° C (32 ° F). Для этого в контуре охлаждающей жидкости ESS предусмотрен нагреватель.Это сработает только тогда, когда автомобиль подключен к сети для зарядки.

Чтобы убедиться, что вся эта сложная система отопления / охлаждения работает должным образом и надежно, мы в настоящее время проходим детальную разработку и проверку на одном из наших прототипов автомобилей. Часть этого мы делаем в климатической аэродинамической трубе (CWT), камере, способной обеспечивать температуру воздуха в диапазоне от -20 ° C до + 40 ° C (от -4F ° до 104 ° F). Этим воздухом можно обдувать автомобиль, пока он движется на наборе роликов («динамометрический стенд»).Таким образом, мы можем протестировать автомобиль в реальных (но полностью контролируемых) условиях.

Вот некоторые вещи, которые мы изучаем:

• Запотевание и размораживание переднего лобового стекла (к этому применяется законодательство — для прохождения мы должны соответствовать определенным критериям). Это делается в условиях контролируемого замораживания / запотевания в климатической камере. Затем мы отслеживаем образцы просвета лобового и боковых окон в зависимости от времени. Одно из преимуществ нашей машины заключается в том, что нам не нужно ждать, пока двигатель прогреется, прежде чем мы сможем начать нагрев — включите его, и вот оно!
• Распределение внутреннего воздушного потока — это включает в себя измерение воздушного потока от каждого вентиляционного отверстия кабины и проверку того, что органы управления HVAC обеспечивают правильное распределение воздуха и ожидаемый диапазон управления.
• Эффективность кондиционирования воздуха — мы проводим так называемые «тесты на снижение температуры». Мы нагреваем, замачиваем автомобиль до 35 ° C (95 ° F), затем включаем кондиционер и наблюдаем (и измеряем) широкий диапазон температур под капотом и кабиной в зависимости от времени. Мы также можем предоставить имитацию солнечной нагрузки во время этого теста, чтобы представить, что мы находимся в калифорнийской пустыне (с рядом галогенных огней).
• Характеристики обогревателя — аналогично тесту кондиционера, только на этот раз мы охлаждаем автомобиль до -20 ° C (-4 ° F).Но мы не даем снега!

Все это нацелено на то, чтобы водители и пассажиры Tesla Roadster могли получить фантастические впечатления от вождения в полном и управляемом комфорте.

Как работают тепловые двигатели?

Как работают тепловые двигатели? — Объясни это Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 7 ноября 2020 г.

В наш век топливных элементов и электромобили, паровозы (и даже автомобили с бензиновым двигателем) может показаться ужасно старой технологией.Но посмотрите на историю шире, и вы увидите, что даже самые старые паровой двигатель — действительно очень современное изобретение. Люди были использовать инструменты для увеличения мышечной силы примерно на 2,5 миллионов лет, но только за последние 300 лет или около того мы усовершенствовали искусство создания «мускулов» — машин с приводом от двигателя — которые работают все сами по себе. Другими словами: люди были без двигатели для более чем 99,9 процента нашего существования на Земле!

Теперь у нас есть двигатели, без которых, конечно, не обойтись. их.Кто мог представить себе жизнь без машин, грузовиков, кораблей или самолеты — все они приводились в движение мощными двигателями. И двигатели не просто перемещают нас по миру, они помогают нам его кардинально изменить. От мостов и туннелей до небоскребов и плотины, практически каждое крупное здание и сооружение, построенное людьми за последние пару веков был построен с помощью двигатели — краны, экскаваторы, самосвалы и бульдозеры среди их. Двигатели также подпитывают современную сельскохозяйственную революцию: значительная часть всех наших еда теперь собирается или транспортируется с помощью двигателя.Двигатели не заставляют мир идти раунд, но они участвуют практически во всем, что происходит на нашей планете. Давайте подробнее разберемся, что это такое и как они Работа!

Artwork: Основная концепция теплового двигателя: машина, которая преобразует тепловую энергию в работу, перемещаясь туда и обратно между высокой и низкой температурой. Типичный тепловой двигатель приводится в действие за счет сжигания топлива (внизу слева) и использует расширяющийся-сжимающийся поршень (вверху в центре) для передачи энергии топлива к вращающемуся колесу (внизу справа).

Что такое тепловая машина?

« Всем известно, что тепло может вызывать движение. В том, что он обладает огромной движущей силой, никто не может сомневаться … ”

Николя Сади Карно, 1824

Двигатель — это машина, которая энергия, заключенная в топливе, превращается в силу и движение. Угля нет очевидное использование кто угодно: это грязный, старый, каменистый материал, похороненный под землей. Сжечь это в двигателем, и вы можете высвободить содержащуюся в нем энергию, чтобы силовые заводские машины, автомобили, лодки или локомотивы.То же самое верно других видов топлива, таких как природный газ, бензин, древесина и торф. С двигатели работают, сжигая топливо для выделения тепла, иногда они называется тепловых машин . Процесс сжигания топлива включает в себя химическая реакция, называемая сгорание , где топливо сгорает в кислород в воздухе для образования углекислого газа и пара. (Как правило, двигатели также загрязняют воздух, потому что топливо не всегда чистое на 100 процентов и не горит идеально.)

Есть два основных типа тепловых двигателей: внешнего сгорания и внутреннего сгорания. сжигание:

• В двигателе внешнего сгорания топливо горит снаружи и вдали от основной части двигателя, где сила и движение производятся.Хороший пример — паровая машина: уголь горит на одном конце, который нагревает воду для образования пара. Пар подается в прочный металлический цилиндр , где он перемещает плотно прилегающий поршень называется поршень вперед-назад. В движущийся поршень приводит в действие все, к чему прикреплен двигатель (может быть, заводской автомат или колеса локомотива). Это внешний двигатель внутреннего сгорания, потому что уголь горит снаружи, а некоторые расстояние от цилиндра и поршня.
• В двигателе внутреннего сгорания топливо горит внутри цилиндр.Например, в обычном автомобильном двигателе есть что-то вроде четырех-шести отдельных цилиндров, внутри которых бензин постоянно горит кислородом, выделяя тепловую энергию. В цилиндры поочередно «загораются», чтобы двигатель постоянный источник энергии, приводящий в движение колеса автомобиля.

Двигатели внутреннего сгорания обычно намного более эффективны, чем внешние двигатели внутреннего сгорания, потому что энергия не тратится впустую на передачу тепла от огонь и бойлер к баллону; все происходит в одном месте.

Художественное произведение: В двигателе внешнего сгорания (таком как паровой двигатель) топливо горит вне цилиндра, и тепло (обычно в виде горячего пара) необходимо отводить на некоторое расстояние. В двигателе внутреннего сгорания (таком как двигатель автомобиля) топливо сгорает прямо внутри цилиндров, что намного эффективнее.

Как двигатель приводит в действие машину?

В двигателях

используются поршни и цилиндры, поэтому мощность, которую они производят, равна непрерывное возвратно-поступательное движение, толкающее и вытягивающее или возвратно-поступательное движение движение.Проблема в том, что многие машины (и практически все автомобили) полагаются на на вращающихся колесах — другими словами, вращающихся движение. Существуют различные способы поворота возвратно-поступательного движения. движение во вращательное (или наоборот). Если вы когда-нибудь смотрели паровой двигатель гудит, вы заметите, как колеса приводится в действие кривошипом и шатуном: простой рычажный рычаг, который соединяет одну сторону колеса с поршнем, так что колесо вращается, когда поршень качается вперед и назад.

Альтернативный способ преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение использовать шестерни. Вот что гениальный шотландский инженер Джеймс Ватт (1736–1819) решил заняться этим в 1781 году, когда обнаружил кривошипно-шатунный механизм. необходимо было использовать в его усовершенствованной конструкции паровой машины, на самом деле, уже защищен патентом. Дизайн Ватта известен как солнце и планетарная передача шестерня) и состоит из двух или более шестерен колеса, одно из которых (планета) толкается вверх и вниз поршнем стержень, вращающийся вокруг другой шестерни (Солнца) и заставляющий ее вращаться.

Фото: Два способа преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение: Первое фото: Солнце и планетарная шестерня. Когда поршень движется вверх и вниз, шестерни вращаются. Второе фото: В этом токарном станке с ножным приводом просто решена проблема преобразования вертикального движения в круговое. Когда вы нажимаете вверх и вниз на педаль (педаль), вы заставляете струну подниматься и опускаться. Это заставляет вал, к которому прикреплена струна, вращаться со скоростью, приводя в действие токарный станок и сверло или другой инструмент, прикрепленный к нему.Обе фотографии сделаны в Think Tank, музее науки в Бирмингеме, Англия.

Некоторым двигателям и машинам необходимо преобразовывать вращательное движение в возвратно-поступательное движение. Для этого вам нужно что-то, что работает в путь, противоположный коленчатому валу, а именно кулачок. Камера — это некруглое (обычно яйцевидное) колесо, имеющее что-то вроде бар, опирающийся на него. Когда ось поворачивает колесо, колесо заставляет штангу подниматься и опускаться. Не можете себе это представить? Попробуйте представить себе машину, колеса которой яйцевидной формы.При движении колеса (кулачки) поворачиваются как обычно, но кузов автомобиля подпрыгивает и вниз одновременно — поэтому вращательное движение производит возвратно-поступательное движение (подпрыгивание) у пассажиров!

Кулачки работают на всех типах машин. Есть камера в электрическая зубная щетка, которая делает щетка движется вперед и назад, когда внутри вращается электродвигатель.

Рекламные ссылки

Типы двигателей

Фото: Внешнее сгорание: Эта стационарная паровая машина использовалась для закачки природного газа в дома людей с 1864 года.Фотография сделана в Think Tank.

Существует полдюжины или около того основных типов двигателей, которые вырабатывают энергию за счет сжигания топлива:

Двигатели внешнего сгорания

Балочные двигатели (атмосферные двигатели)

Первые паровые машины были гигантскими машинами, которые заполняли целые здания. и они обычно использовались для откачки воды из затопленных шахт. Первопроходец англичанин Томас Ньюкомен (1663 / 4–1729) в начале 18 века они имели один цилиндр и поршень, прикрепленный к большой балке, которая раскачивалась взад и вперед.Тяжелая балка обычно наклонялась вниз так, чтобы поршень находился высоко в цилиндре. В цилиндр закачивался пар, затем вбрызгивалась вода, охлаждающая пар, создавая частичный вакуум и заставляя луч наклоняться назад наоборот, до того, как процесс повторится. Лучевые двигатели были важным технологическим достижением, но они были слишком большими, медленными и неэффективными, чтобы приводить в действие заводские машины и поезда.

Иллюстрация: Как работает атмосферный (пучковый) двигатель (упрощенно).Двигатель состоит из тяжелой балки (серая), установленной на башне (черная), которая может качаться вверх и вниз. Обычно балка наклоняется вниз и вправо под весом присоединенного к ней насосного оборудования. Водогрейный котел (1) выпускает пар (2) в цилиндр (3). Когда цилиндр заполнен, из бака (4) впрыскивается холодная вода. Это конденсирует пар, создавая более низкое давление в цилиндре. Поскольку атмосферное давление (воздух) над поршнем выше, чем давление под ним, поршень выталкивается вниз, вся балка наклоняется влево, а насос тянется вверх, вытягивая воду из шахты (5).

Паровые двигатели

В 1760-х годах Джеймс Ватт значительно усовершенствовал паровую машину Ньюкомена, сделав ее меньше, эффективнее и мощнее — и эффективно превращает пар двигатели в более практичные и доступные машины. Работа Ватта привела к стационарному пару двигатели, которые можно использовать на заводах, и компактные движущиеся двигатели которые могли приводить в действие паровозы. Подробнее читайте в нашей статье о паровых двигателях.

Двигатели Стирлинга

Не все двигатели внешнего сгорания огромны и неэффективны.Шотландский священник Роберт Стирлинг (1790–1878) изобрел очень умную двигатель, который имеет два цилиндра с поршнями, приводящими в действие два кривошипа вождение одного колеса. Один цилиндр постоянно остается горячим (нагревается внешней энергией). источник, который может быть чем угодно, от угольного костра до геотермальной энергии поставка), в то время как другой постоянно остается холодным. Двигатель работает перекачивает тот же объем газа (постоянно запечатанный внутри двигатель) вперед и назад между цилиндрами через устройство, называемое регенератор , который помогает сохранять энергию и значительно увеличивает КПД двигателя.Двигатели Стирлинга не обязательно предполагают сгорание, хотя они всегда питаются от внешнего источника тепла. Узнайте больше в нашей основной статье о двигателях Стирлинга.

Фото: Машинный зал Think Tank (научный музей в Бирмингеме, Англия) представляет собой удивительную коллекцию энергетических машин XVIII века. Среди экспонатов — огромный паровой двигатель Сметвик, самый старый действующий двигатель в мире. Это не показано на этом снимке, в основном потому, что оно было слишком большим, чтобы его можно было сфотографировать!

Двигатели внутреннего сгорания

Бензиновые двигатели

В середине 19 века несколько европейских инженеров, в том числе Француз Жозеф Этьен Ленуар (1822–1900) и немец Николаус Отто (1832–1891) усовершенствовал двигатели внутреннего сгорания, которые сжигали бензин.Для Карла Бенца (1844–1929) это был короткий шаг. подключить один из этих двигателей к трехколесному перевозки и создать первый в мире автомобиль, работающий на газе. Подробнее в нашей статье о автомобильных двигателях.

Фото: мощный бензиновый двигатель внутреннего сгорания от спортивного автомобиля Jaguar.

Дизельные двигатели

Позже, в 19 веке, другой немецкий инженер, Рудольф Дизель (1858–1913), понял, что может сделать гораздо более мощный внутренний двигатель внутреннего сгорания, который может работать на всех видах топлива.В отличие от бензиновых двигателей, дизельные двигатели сжимают топливо намного сильнее. он самопроизвольно загорается и выделяет тепловую энергию заперт внутри него. Сегодня дизельные двигатели по-прежнему являются предпочтительными машинами для вождения. тяжелые транспортные средства, такие как грузовики, корабли и строительные машины, а также многие автомобили. Подробнее читайте в нашей статье о дизельных двигателях.

Роторные двигатели

Одним из недостатков двигателей внутреннего сгорания является то, что они нужны цилиндры, поршни и вращающийся коленчатый вал, чтобы использовать их мощность: цилиндры неподвижны, поршни и коленчатый вал постоянно двигаются.Роторный двигатель — это кардинально другая конструкция двигателя внутреннего сгорания, в котором «цилиндры» (которые не всегда цилиндры по форме) вращаются вокруг неподвижного коленчатого вала. Хотя роторные двигатели восходят к 19 веку, возможно, наиболее известной конструкцией является относительно современный роторный двигатель Ванкеля , особенно используется в некоторых японских автомобилях Mazda. Статья в Википедии о Роторный двигатель Ванкеля — хорошее вступление с прекрасной небольшой анимацией.

Теоретические двигатели

Фото: Машинист: гениальный Николя Сади Карно, 17 лет.

Пионерами двигателей были инженеры, а не ученые. Ньюкомен и Ватт были скорее практическими «деятелями», чем ломающими голову теоретическими мыслителями. Лишь когда в 1824 году появился француз Николя Сади Карно (1796–1832), то есть спустя более века после того, как Ньюкомен построил свой первый паровой двигатель, были предприняты какие-либо попытки понять эту теорию. о том, как работают двигатели и как их можно улучшить с истинно научной точки зрения. Карно интересовался, как сделать двигатели более эффективными (в другими словами, как можно получить больше энергии из того же количества топлива).Вместо того, чтобы возиться с настоящим паровым двигателем и пытаться его улучшить методом проб и ошибок (такой же подход, который использовал Ватт с двигателем Ньюкомена), он заставил себя теоретический двигатель — на бумаге — и вместо этого поигрался с математикой.

Фото: Паровые двигатели по своей сути неэффективны. Работа Карно говорит нам, что для максимальной эффективности пар в двигателе как будто это нужно перегреть (так что это выше его обычная температура кипения 100 ° C), а затем дать ему максимально расшириться и остыть в цилиндрах, чтобы передать как можно больше энергии поршням.

Цикл Карно

Тепловая машина Карно представляет собой довольно простую математическую модель. о том, как в теории может работать наилучший поршневой и цилиндровый двигатель, путем бесконечного повторения четырех шагов, которые теперь называются циклом Карно . Мы не собираемся здесь подробно останавливаться на теории или математике (если вам интересно, см. Страница цикла Карно НАСА и превосходные Тепловые двигатели: страница цикла Карно Майкла Фаулера с превосходной флэш-анимацией).

Базовый двигатель Карно состоит из газа, заключенного в цилиндр с поршнем. Газ забирает энергию от источника тепла, расширяется, охлаждается и выталкивает поршень. Когда поршень возвращается в цилиндр, он сжимает и нагревает газ, поэтому газ завершает цикл с точно такими же давлением, объемом и температурой, с которых он был начат. Двигатель Карно не теряет энергии на трение или окружающую среду. Это полностью обратимо — теоретически совершенная и совершенно теоретическая модель того, как работают двигатели.Но это также многое говорит нам о реальных двигателях.

Насколько эффективен двигатель?

Стоит отметить вывод, к которому пришел Карно: КПД двигателя (реальная или теоретическая) зависит от максимальной и минимальной температуры, между которыми работает . С математической точки зрения, эффективность двигателя Карно, работающего между Tmax (его максимальная температура) и Tmin (его минимальная температура):

(Tmax − Tmin) / Tmax

, где обе температуры измеряются в кельвинах (К).Повышение температуры жидкости внутри цилиндра в начале цикла делает его более эффективным; понижение температуры на противоположном конце цикла также делает его более эффективным. Другими словами, действительно эффективная тепловая машина работает между максимально возможной разницей температур. Другими словами, мы хотим, чтобы Tmax была как можно выше, а Tmin как можно меньше. Вот почему такие вещи, как паровые турбины на электростанциях, должны использовать градирни для максимального охлаждения пара: именно так они могут получить максимум энергии из пара и произвести больше электроэнергии.В реальном мире движущиеся транспортные средства, такие как автомобили и самолеты, очевидно, не могут иметь ничего похожего на градирни, и трудно достичь низких температур Tmin, поэтому мы обычно фокусируемся на повышении Tmax. Настоящие двигатели — в автомобилях, грузовиках, реактивных самолетах и ​​космических ракетах — работают. при чрезвычайно высоких температурах (поэтому они должны быть построены из высокотемпературных материалы, такие как сплавы и керамика).

« Мы не должны ожидать, что когда-либо сможем использовать на практике всю движущую силу горючих материалов. ”

Николя Сади Карно, 1824

Каков максимальный КПД двигателя?

Есть ли предел эффективности теплового двигателя? Да! Tmin никогда не может быть меньше нуля (при абсолютном нуле), поэтому, согласно Согласно приведенному выше уравнению, никакой двигатель не может быть эффективнее, чем Tmax / Tmax = 1, что равно 100-процентной эффективности, и большинство настоящие двигатели даже близко не подходят к этому. Если бы у вас был паровой двигатель, работающий при температуре от 50 ° C до 100 ° C, это будет около 13 процентов эффективности.Чтобы добиться 100-процентной эффективности, вам нужно охладить пар. до абсолютного нуля (−273 ° C или 0K), что, очевидно, невозможно. Даже если бы вы могли охладить его до заморозки (0 ° C или 273K), вы все равно сможете достичь эффективности только на 27 процентов.

Диаграмма

: Тепловые двигатели более эффективны, когда они работают при больших перепадах температур. Если предположить, что минимальная ледяная температура остается постоянной (0 ° C или 273K), эффективность медленно растет по мере увеличения максимальной температуры. Но обратите внимание, что мы получаем убывающую отдачу: с каждым повышением температуры на 50 ° C эффективность с каждым разом растет все меньше.Другими словами, мы никогда не сможем достичь 100-процентной эффективности, просто подняв максимальную температуру.

Это также помогает нам понять, почему более поздние паровые двигатели (впервые разработанные такими инженерами, как Ричард Тревитик) и Оливер Эванс) использовали намного более высокое давление пара , чем те, которые производились такими людьми, как Томас Ньюкомен. Двигатели с более высоким давлением были меньше, легче и их легче было установить на движущихся транспортных средствах, но они также были намного эффективнее: при более высоких давлениях вода закипает при более высоких температурах, и это дает нам большую эффективность.При двойном атмосферном давлении вода закипает при температуре около 120 ° C (393K), что дает КПД 30%. с минимальной температурой 0 ° C; при давлении, в четыре раза превышающем атмосферное, температура кипения составляет 143 ° C (417K), а эффективность приближается к 35 процентам. Это большое улучшение, но до 100 процентов еще далеко. Паровые турбины на электростанциях используют действительно высокое давление (в 200 раз превышающее атмосферное давление). типично). При 200 атмосфер вода закипает при температуре около 365 ° C (~ 640K), что дает максимальную теоретическую эффективность около 56 процентов, если мы также можем охладить воду вплоть до замерзания (и если нет других тепловых потерь или неэффективности).Даже в этих экстремальных и идеальных условиях мы все еще очень далеки от 100-процентной эффективности; реальные турбины с большей вероятностью достигнут 35–45 процентов. Создать эффективные тепловые двигатели намного сложнее, чем кажется!

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Один из лучших способов понять движки — посмотреть их анимацию в действии. Вот два очень хороших сайта, которые исследуют широкий спектр различных движков:

• Анимированные движки: этот замечательный сайт охватывает практически все виды движков, о которых вы только можете подумать, с простой для понимания анимацией и очень четкими письменными описаниями.
• Посмотрите, как работают двигатели: Коллекция очень красиво нарисованных анимаций реальных двигателей из Лондонского музея науки. (Архивировано через Wayback Machine.)

Книги

Вводный

• Шесть легких пьес Ричарда П. Фейнмана. Penguin, 1998. Глава 4 представляет собой очень оригинальное объяснение сохранения энергии, включая довольно простое объяснение того, почему ни один двигатель или машина не являются более эффективными, чем идеально обратимые (идеальные).

Более сложный

Детские книги

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2009, 2019. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2009/2019) Двигатели. Получено с https://explainthatstuff.com/engines.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте .

No related posts.