Domanda:
Un diesel non turbo avrebbe prestazioni migliori in alta quota rispetto a un motore a benzina comparabile?
Poisson Fish
2015-10-08 22:28:18 UTC
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Vivo vicino alle Montagne Rocciose e ci guido abbastanza spesso. Ho un piccolo four-banger aspirato che tende a perdere una quantità molto notevole di potenza raggiungendo le altitudini più elevate e non aiuta che gran parte del viaggio sarà in salita con due adulti e bagagli.

Capisco che ciò sia dovuto al fatto che la densità dell'aria è più bassa in altitudine rispetto al livello del mare. Meno aria aspirata nel motore implica meno carburante per mantenere il rapporto stechiometrico, quindi si perde potenza per mantenere l'efficienza della combustione. In effetti, puoi calcolare approssimativamente la potenza che stai perdendo utilizzando questa formula:

HP Loss = (elevazione in piedi * 0,03 * hp @ livello del mare) / 1000

La soluzione è semplice: Più aria! Turbos comprime l'aria e la inserisce insieme alla pressione atmosferica per creare una maggiore densità di ossigeno, che viene rilevato dal veicolo e viene aggiunto più carburante, dando una spinta in potenza. Il risultato è che i veicoli turbocompressi non hanno quasi nessun cambiamento apprezzabile di potenza in altitudine. Poiché i diesel spesso sono dotati di un turbo, raramente subiscono perdite di potenza in altitudine per lo stesso motivo.

Questo sito afferma che i diesel hanno un rapporto di compressione di 20 : 1 contro 8: 1 per la benzina. So che il rapporto di compressione non è correlato all'effettiva presa d'aria; sta comprimendo l'aria che entra in un rapporto specificato, indipendentemente da quanta aria è coinvolta. Tuttavia, immagino che questo potrebbe ancora aiutare i motori diesel non turbo a funzionare ad altitudini più elevate poiché tendono a funzionare magri e potrebbero cambiare il rapporto carburante / aria in modo meno rigoroso. Penso di capire perché sono fuori base nel credere questo, ma presumo di non prendere tutto in considerazione.

La mia domanda è questa: I motori diesel non turbo perdono potenza in modo comparabile a motori a benzina non turbo ad altitudini elevate?

Modifica

Considerando la risposta di Zaid di seguito, ho messo insieme un grafico veloce per vedere la differenza tra la formula che ho dato sopra e quella più accurata che Zaid ha gentilmente fornito per la riduzione di potenza percentuale. 

 Altitudine (ft) 3.000 5.000 10.152 14.000 Riduzione effettiva 5,91% 13,46% 30,18% 40,52% Alternativa 9,00% 15,00% 30,46% 42,00%

Quindi puoi vedere che la formula più semplice funziona meglio vicino a 10.000 piedi e si rompe ad altitudini inferiori . Questo stava confrontando le formule per un motore a benzina.

Quali sono le unità di elevazione nella tua formula? Piedi? Metri? Altro?
@sixtyfootersdude, scusa, sono in piedi. Modificherò per chiarire.
Due risposte:
Zaid
2015-10-09 00:37:13 UTC
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I diesel non turbo perdono meno potenza nelle Montagne Rocciose

Almeno secondo lo standard SAE J1349.

(Calcoli mostrati di seguito ) .

Presupposti 

  Pressione aria secca nelle Montagne Rocciose = 90 kPa (a 3000 piedi) Temperatura assoluta = 277,15 K (4 ° C)

Questo ci permette di calcolare le due quantità, A & B , utilizzate per determinare i fattori di correzione per entrambi i tipi di motori: 

  A = 99 / p_PT = 99/90 = 1.1B = T_P / 298 = 277.15 / 298 = 0.9300

Per motori a benzina: 

  Fattore di correzione = A ^ 1,2 * B ^ 0,5 = 1,081

Per motori diesel aspirati: 

  Fattore di correzione = A * B ^ 0.7 = 1.045

Questo fattore di correzione viene utilizzato per determinare la potenza effettiva prodotta da un motore su un banco prova dopo vengono prese in considerazione le variazioni, ciò implica che il motore diesel perde circa 4,3% ¹ a causa del cambio di altitudine rispetto al 7,5% ² di potenza persa dal motore a benzina.

Dal 4,3% < 7,5%, il diesel vince .

Le equazioni e la spiegazione su come usarle si trovano nel Bosch Automotive Handbook.

È bello non doversi preoccupare su come derivare queste relazioni e utilizzare semplicemente lo standard di settore per una modifica: D

¹: 1 - 1 / 1.045 = 0,043 = 4,3%

²: 1 - 1 / 1.081 = 0,075 = 7,5%

Vedi, questo è il motivo per cui dovremmo essere in grado di fare le cose belle con LaTeX e MathJax che [alcuni degli altri siti di Stack Exchange possono usare] (http://meta.stackoverflow.com/questions/252282/theres-seriously-no -reason-why-latex-markup-via-mathjax-shouldnt-be-enabled-on /). Il libro spiega per caso il ragionamento alla base dell'uso di "A ^ 1.2 * B ^ 0.05" e "A * B ^ 0.7"? I parametri sono basati su dati empirici o c'è un po 'di fisica dietro? Esistono equazioni simili per i motori a induzione forzata?
@PoissonFish: Sì, la mancanza di MathJax è fastidiosa. Nel libro non viene fornita alcuna spiegazione sul motivo per cui A e B sono correlati nel modo in cui sono per benzina vs diesel. La relazione è quasi certamente basata su correlazioni empiriche. Il fattore di correzione della benzina non cambia per i motori a induzione forzata, ma i diesel FI hanno il proprio fattore di correzione dedicato. Domanda interessante btw
Eh, è sorprendente che la correzione non cambierebbe per la benzina FI. Come nota a margine, usando le tue formule per Leadville, CO (la città più alta degli Stati Uniti a 10.152 piedi), un motore a benzina perderebbe il 30% della sua potenza mentre il diesel NA perderebbe il 24%. Tutto molto interessante, grazie!
@PoissonFish sei il benvenuto!
Jim Stanley
2015-12-30 18:48:34 UTC
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Sulla base di alcune delle comprensioni dei modelli di acceleratore già pubblicate ( Perché i veicoli pesanti utilizzano quasi sempre motori diesel?) e su come / quando possono applicarsi ai motori diesel, in particolare commenti relativi a come il diesel i motori senza le piastre dell'acceleratore ingeriscono sempre la massima quantità di aria - per quelli diesel la risposta potrebbe dipendere dal fatto che il motore in questione fosse uno di quelli e stesse già ingerendo più aria di quella effettivamente necessaria (e funzionando in modo magro) per supportare una combustione efficace.

In quel caso - che suggerisce un modello diesel precedente senza un sofisticato hardware di controllo - il diesel non turbo probabilmente farebbe meglio ad alta quota anche se il suo rapporto di compressione sarebbe ancora calare.

Questo probabilmente sarebbe vale ancora di più se il motore a benzina nel confronto realmente - come detto sopra - avesse solo un rapporto 8: 1; che è davvero basso per un motore a benzina.

A 8: 1, abbassare qualche punto di compressione in più danneggerebbe davvero Torque; non così per il diesel a 20: 1 che può ancora (di solito) produrre una coppia decente a un regime motore inferiore che può anche facilitare un miglior riempimento dei cilindri per compensare il problema dell'altitudine.

Jim.

Penso che tu stia usando l'altro tuo account. Ti ho votato la scorsa notte su due delle tue domande in modo che tu possa avere la reputazione di commentare e iniziare a votare i post di altre persone. Ti consigliamo di restare con un account in modo da poter avere una reputazione che ti dia i diritti di fare cose all'interno del sito e partecipare alla comunità. Sii chiaro, non ti sto ammonendo in alcun modo. Sto solo cercando di essere d'aiuto. Se ti attieni a un account, qualsiasi voto positivo alle tue domande si accumulerà come reputazione in un unico account. Salute a te, non vedo l'ora di leggere i tuoi post in futuro!
@DucatiKiller - Penso di averlo già detto, ma questo utente è un utente non registrato. Fino a quando non creeranno effettivamente un account, nessuno dei voti che darai sarà di alcun beneficio per lui. Stai solo sprecando i tuoi voti. Forse Jim creerà effettivamente un account uno di questi giorni in modo da poter ottenere credito per le sue risposte.
@JimStanley - Stai confondendo il rapporto di compressione (CR) con la pressione della bombola. CR (sia statico che dinamico) non cambia (nella maggior parte dei casi) durante il funzionamento del motore. Il CR si riferisce al volume spostato del cilindro. È un * misurato *. La pressione della bombola può cambiare a causa delle condizioni atmosferiche.


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Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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