Domanda:
Perché i veicoli usano carburante e come si può migliorare il risparmio di carburante?
juhist
2015-12-28 00:55:44 UTC
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Perché i veicoli usano il carburante? Dove va a finire l'energia nel carburante?

L'efficienza del carburante del veicolo è in continuo aumento. Perché è così? Quali tecnologie utilizzano le case automobilistiche per migliorare l'efficienza del carburante?

Se qualcuno afferma di avere una soluzione per migliorare il risparmio di carburante di un'auto esistente, come posso stimare se la soluzione funziona davvero?

Una risposta:
juhist
2015-12-28 00:55:44 UTC
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I veicoli utilizzano carburante perché l'energia nel carburante va a questi usi:

  • Resistenza dell'aria. Poiché i veicoli non si muovono nel vuoto, l'aria ha una forza di resistenza e poiché la forza moltiplicata per la distanza è energia, questa utilizza energia.
  • Resistenza al rotolamento. Sebbene i pneumatici eliminino l'attrito, c'è poca resistenza al rotolamento che converte l'energia cinetica in calore durante il movimento.
  • Accelerazione. Portare una massa a regime richiede energia. In frenata, questa energia potrebbe in teoria essere immagazzinata da qualche parte, ma in pratica questo è raro e quando viene fatto (ad esempio nei veicoli ibridi), l'efficienza è bassa.
  • Resistenza in salita. Quando ci si sposta in salita, l'auto deve superare la gravità. Certo, quando si torna in discesa, l'energia immagazzinata nel campo gravitazionale viene rilasciata, ma in genere viene persa in frenata.
  • Perdite del motore. I motori perdono energia per il sistema di raffreddamento e per il sistema di scarico.
  • Perdite degli accessori. Hai carichi elettrici nell'auto come le luci. Inoltre, il servosterzo, il raffreddamento del motore tramite la pompa dell'acqua e l'aria condizionata consumano energia.

L'unico modo per migliorare il risparmio di carburante del veicolo è ridurre la quantità di energia di scarto destinata a uno di questi usi. Se qualcuno afferma di avere una soluzione per migliorare il risparmio di carburante ma non riesce a dire a quale categoria di queste appartiene, quasi certamente non è una soluzione autentica.

Ci sono almeno queste tecnologie che migliorano l'efficienza del carburante di il veicolo:

  • Riduzione della massa. Massa inferiore significa minore resistenza in salita e minore resistenza all'accelerazione.
  • Riduzione dell'area frontale facendo ad es. inferiore. Ciò riduce la resistenza dell'aria.
  • Migliore aerodinamica. Avere una certa forma per il corpo riduce la resistenza dell'aria per un'area frontale costante. Probabilmente il miglior corpo pratico è il corpo Kammback.
  • Pressioni dei pneumatici più elevate. Avere più pressione significa minore resistenza al rotolamento.
  • Pneumatici radiali che vengono utilizzati in tutti i veicoli oggi al posto dei vecchi pneumatici a tele diagonali.
  • Ridimensionamento del motore. Questo è usato spesso in combinazione con tecnologie che spremono più potenza dai piccoli motori migliorando la coppia o il limite di giri al minuto in modo che l'accelerazione non risenta
  • Turbocharging. La sovralimentazione recupera parte dell'energia dello scarico per comprimere più aria al motore.
  • Intercooling. In questo modo si evitano problemi di detonazione del motore durante la sovralimentazione.
  • Ricircolo dei gas di scarico. Ciò riduce le perdite di strozzamento e la reiezione del calore dovute alle temperature più basse.
  • Rapporti di compressione più elevati. Secondo la termodinamica di base, il rapporto di compressione indica qual è la massima efficienza teorica di un motore. Sfortunatamente, rapporti di compressione elevati possono causare colpi.
  • Accensione per compressione, ovvero motori diesel. Ciò consente di utilizzare rapporti di compressione molto elevati e bruciatura magra e rimuove completamente le perdite di strozzamento.
  • Accessori alimentati elettricamente come servosterzo, aria condizionata e pompa dell'acqua elettrica. Quando gli accessori sono alimentati elettricamente, non è necessario che ruotino a una velocità proporzionale al regime del motore, quindi l'efficienza è migliorata.
  • Iniezione elettronica del carburante. Consentendo con precisione il controllo del rapporto aria / carburante, si migliora il risparmio di carburante. L'iniezione elettronica del carburante consente anche di spegnere il carburante del freno motore.
  • Combustione magra. Quando si utilizza il rapporto aria / carburante stechiometrico, c'è sempre una quantità minore di carburante incombusto. La combustione magra elimina quasi completamente questo combustibile incombusto.
  • Ciclo Atkinson emulato. In un motore a ciclo Otto convenzionale, durante la fine della corsa di espansione, la pressione nel cilindro è maggiore della pressione dell'aria, e quindi, quando la valvola di scarico viene aperta, una certa energia utile viene persa immediatamente. Il ciclo Atkinson emulato utilizza la fasatura della valvola che spinge indietro una certa miscela aria-carburante nel collettore di aspirazione all'inizio della corsa di compressione. Quindi il rapporto di compressione è inferiore al rapporto di espansione e quindi la pressione del cilindro è simile alla pressione dell'aria quando si apre la valvola di scarico.
  • Fasatura variabile della valvola. Ciò consente di ottimizzare il motore per tutti gli RPM anziché solo per determinati RPM.
  • Iniezione diretta. Questa tecnologia consente una combustione ultra magra.
  • Iniezione Common Rail nei motori diesel. La pressione più alta consente una migliore atomizzazione del carburante.
  • Disattivazione del cilindro. Disattivare i cilindri significa che ci sono meno cilindri che aspirano aria attraverso il collettore di aspirazione, riducendo le perdite di pompaggio.
  • Albero motore sfalsato. Le forze sono maggiori durante la corsa di espansione e se l'albero motore non è sfalsato, ci sono forze laterali. Un albero motore sfalsato elimina queste forze laterali e quindi riduce l'attrito.
  • Lubrificanti a bassa viscosità. La viscosità dei lubrificanti significa che il lubrificante non scorre liberamente e quindi richiede energia per fluire. Avere motori che funzionano con lubrificanti a viscosità inferiore significa che queste perdite di flusso di lubrificante sono ridotte.
  • Aumento del numero di rapporti di trasmissione. Ciò significa che il motore funziona più spesso al regime ottimale e quindi l'efficienza del carburante è migliorata. Questa tecnologia può essere portata all'estremo con una trasmissione a variazione continua (CVT).
  • Sistema di avvio / arresto. Questo sistema arresta il motore quando è fermo, eliminando le perdite al minimo.
  • Frenata rigenerativa. Questo tipo di sistema utilizza un generatore che immagazzina energia in una batteria come freno. È meglio farlo in un'auto ibrida, ma anche i veicoli non ibridi possono avere una frenata rigenerativa se la tensione del sistema di ricarica viene mantenuta bassa durante la navigazione e aumentata improvvisamente quando si frena il motore.
  • Convertitore di coppia con blocco. I convertitori di coppia hanno uno slittamento e quindi perdono energia sotto forma di calore. Bloccando meccanicamente il convertitore di coppia alle alte velocità, la perdita di energia viene eliminata. Ciò migliora l'efficienza delle auto con cambio automatico.
  • Tecnologia ibrida. Questa tecnologia utilizza l'elettricità come un'altra fonte di energia. Il risultato è che l'efficienza del motore può essere migliorata ridimensionando il motore o utilizzando il ciclo Atkinson senza ridurre l'accelerazione.
  • Alzata variabile delle valvole. Ciò riduce le perdite di pompaggio utilizzando l'alzata della valvola invece del corpo farfallato per controllare l'aspirazione dell'aria nel motore.
  • Tecnologia multivalvola. Avendo più di due valvole per cilindro, l'area combinata di tutte le valvole può essere migliorata. Questo è quasi sempre implementato da un doppio albero a camme in testa.

La maggior parte delle tecniche non può essere facilmente applicata alle auto esistenti e, quindi, il modo migliore per migliorare il risparmio di carburante oltre a guidare in modo economico è quello di tienilo a mente quando acquisti il ​​prossimo veicolo. Se una soluzione per migliorare il risparmio di carburante non è in questo elenco, è probabile che la soluzione non migliori realmente il risparmio di carburante (anche se può darsi che abbia dimenticato qualcosa di importante dall'elenco).

Si prega di aggiungere all'intercooler: fornisce una carica d'aria più densa, il che significa più aria nel cilindro, il che significa (insieme al gas aggiunto) più potenza ... O, comunque, lo si desidera.


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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