Водителям знакома ситуация, когда, выезжая в дальнюю дорогу затемно, вдруг ощущаешь, как автомобиль «ожил». Машина словно приобретает второе дыхание, особенно ранним утром. Однако эффект пропадает в разгар дня. Машина заметно «вянет», перестает столь же хорошо откликаться на педаль газа. В общем, чувствуется, что техника борется с высокой температурой воздуха.
Об этом пишет aif.
Эти ощущения отражают реальную картину работы силового агрегата при разных температурах окружающего воздуха.
Дело в том, что самые распространенные сейчас 4-цилиндровые атмосферные моторы небольшого литража наиболее зависимы от внешних климатических условий. Система впуска засасывает воздух при той температуре, что есть на улице. И его там бывает неодинаковое количество. К примеру, в одном кубометре при нуле градусов содержится 1,7 кг воздуха. А при 25-градусной жаре в одном кубическом метре массовая доля воздуха составляет уже 1,2 кг. Таким образом, воздуха стало на полкилограмма меньше, а это уже очень заметно как для машины, так и для человека.
Кроме того, воздух тоже состоит из частей, которые меняют свое пропорциональное соотношение вследствие разного температурного расширения. Воздух состоит из 78% азота, 21% кислорода и 1% углекислого газа. Азот гораздо стабильнее кислорода и мало расширяется при нагревании до 25 градусов. Поэтому им рекомендуют накачивать шины в тех климатических поясах, где ночные и дневные температуры имеют разброс свыше 30 градусов.
Кислород же, в отличие от азота, подвержен температурным колебаниям и легко расширяется. В итоге в одном килограмме воздуха при 30-градусной жаре кислорода становится на 20% меньше, чем при нуле градусов. Отсюда возникает знакомая всем духота. Кислород просто вытесняется и уступает свое место азоту. Люди и автомобили задыхаются.
Но для чего нужен автомобилю кислород? Все просто: двигатель работает не на одном только бензине, а на смеси его с воздухом. Чем больше кислорода, тем выше температура горения, а значит, и выше эффективность двигателя. Этот принцип можно понять, посмотрев, как поведет себя костер, если начать обмахивать его веером из большого листа картона или металла. Дрова раскалятся докрасна, и пламя вспыхнет сильнее. Температура горения резко возрастает.
Поэтому воздух добавляют и в горючее. Для многих 1,6-литровых атмосферных моторов смесь готовится в пропорции 15/1, то есть на 15 частей воздуха добавляется лишь 1 часть бензина. Смесь распыляется форсунками и продвигается в камерах сгорания. Происходит микровзрыв, толкающий поршень.
Однако в жару в этих 14,5 частей воздуха не только массовая доля газа снижена, но еще и наблюдается снижение кислорода. Бензин сгорает плохо, датчики регистрируют большое количество побочных продуктов горения, появляются оксиды азота и прочие вредные газы. В итоге электроника снижает поступление топлива, чтобы привести мотор в строгие экологические рамки. Поэтому автомобиль перестает ехать бодро.
На турбированных моторах эффект сезонной потери приемистости заметен меньше. Такие двигатели в 25-30 градусов работают почти так же эффективно, как и в прохладную погоду. У них есть нагнетатель, который закачивает столько воздуха, сколько необходимо для приготовления смеси. Если количественная доля кислорода низка, то воздух охлаждается в интеркулере. В итоге смесь готовится лучше. Однако порой интеркулер не справляется, и в сильную жару (при 40 градусах) турбированный мотор тоже теряет в мощности.
Какая же погода оптимальна для атмосферного и турбированного моторов? Лучше всего двигатель работает при температурах от 3 до 7 градусов тепла. Для таких климатических условий настраивается подавляющее большинство атмосферных и турбированных моторов, продающихся на европейских рынках. При понижении температуры мощность мотора не падает, однако из-за высокого уровня охлаждения силовой арегат начинает испытывать локальные дефициты тепла, что сказывается на его ресурсе.