周囲温度はエンジンの効率と燃料消費にどのように影響しますか？

物理学のクラスから、熱源とサーモスタット（「受熱器」）の温度差が大きいほど理想ガスカルノーエンジンがより効率的であることを覚えています（http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/ hbase / thermo / carnot.html）。

そして、私はこのMIGHTが実際のエンジンに適用できると常に考えていたので、冬の間の燃料消費量が少なくなることを認めなければなりませんでした。悲しいかな、私はまだ冬の霜の節約力を経験していません。

しかし、おそらく私の測定に欠陥があり、過剰な熱がより容易に放射される場合、燃焼エンジンは実際により効率的ですか？

PS：冷たいエンジンは、より粘性のある/濃いオイルも意味することを知っています。そのため、モーターを起動した直後に、効率（電力）の大幅な低下に気付きました。しかし、私はエンジンが暖かく準備が整っている静止した状態にもっと興味があります。

tl; dr：周囲温度は一般にエンジンの効率や燃料消費を妨げませんが、全体的な出力に影響します。

効率と出力を混同しないでください。これらは2つの別個のものです。吸気チャージがより高密度になると、より多くの燃料を投入でき、より多くの電力を生成できます。（注：エンジン管理システムのアイデアは、一般的な14.6：1の空燃比を維持することです（略して化学量論または「ストイック」とも呼ばれます）。これは、空気と燃料のいわゆる「完全な」混合物で、すべての燃料が燃焼し、その後余分な酸素は残りません。残念ながら、通常、ストイック混合物は得られません。これは、燃焼プロセス中に発生する熱量に関係する2つの問題が原因で発生します。第一に、より熱い燃焼は爆発を引き起こす可能性があります。第二に、燃焼温度が約1700degFを超えると、エンジンに持ち込まれる空気中の窒素（酸素とともに、空気は〜78％窒素と〜20％酸素を含む）が燃焼します。これにより、NO2または二酸化窒素が生成されます。これは主要な大気汚染物質であり、カリフォルニアで70年代に話題になった酸性雨の主な原因でした。呼吸することも非常に悪いです-実際には有毒です。）

これの裏側は効率です。これは、エンジンのコンテキストでは、同じ量の燃料からより多くの使用可能な電力を得ることを意味します。過去数十年で、エンジンの効率化に向けて大きく前進しました。彼らがこれを達成した方法の1つは、ターボ充電によるものです。簡単に言えば、ターボチャージは、排気プロセスで廃棄される熱エネルギーを利用する方法です。ターボは、排気ガスから生成された圧力を使用して空気の充填量を増やすことができます。これにより、コンピューターは吸気充填量により多くの燃料を投入できるため、より多くの電力を生成できます。これは非常に大規模な「その他」の議論につながる可能性があるため、ここに残しておきます。言うまでもなく、通常の吸引よりもこの方法の方が効率的に動力が供給されるため、エンジンは少ない燃料でより多くの動力を得ることができます。

エンジンの効率を改善する別の方法は、エンジンの圧縮比（CR）を上げることです。CRの一般的な経験則は、CRが追加されるたびに、出力が約3％上昇することです。燃料を追加せずに出力を増加させると、効率が向上します。

エンジンに入る冷たい空気の充填量は、暖かい空気よりも密度が高く、酸素を多く含みます。さらに多くの燃料を使用してより多くの電力を生成しているため、追加の効率の利点はありません。

コールドスタートアップを含めないことを提案しましたが、この期間中に燃料消費量の改善が見られない理由があります。-コンピュータが実際に増加エンジンの安定性（チョークたいキャブレターエンジンについてのヘルプは、それがスムーズに実行し続ける）を提供するためにミックスに多くの燃料をスローするためであると、それがピーク効率に達する手助け迅速触媒コンバータのウォームアップを支援しますもっと早く。

実際には、燃焼エンジンはかなりすることができ、より彼らができれば効率的利用代わりに放射熱を。放射熱はエネルギーを失います。熱を利用してより多くの電力を生成したり、同じ電力をより効率的に作成したりできる場合は、すべて一緒にしたほうが良いでしょう。

私が話しているのは、ヘンリー・ "スモーキー"・ユニックという名前の男が80年代初期に習得したコンセプトです。彼は、ラルフがGMで働いていた間に、ラルフ・ジョンソンが50年代初期に思いついたアイデアを思いついた。空気が約400degFに加熱され、均質化される熱風エンジンのアイデア（非常にうまくブレンド）爆発しないポイントまで。あなたは記事を読むことができます、しかし、それが今日車両に存在しない理由は二つあります。最初に、彼らはそれをボルトオンキットにしようとしましたが、ピストンとリングのアップグレード部品が必要だったので、そうできませんでした。これは事実上「ボルトオン」キットではなく、彼らが狙っていた目標価格よりもはるかに高価です。第二に、残念ながらスモーキーはしばらく前に亡くなりました。あまりにも多くの秘密が彼と一緒に死にました。彼が詳細を頭に留めていたからです。これは本当に悲しいことです。彼は本当に素晴らしい仕事をして、革命的な発明やアイデアを持っていたからです。

熱風エンジンは、冷気導入とあなたの質問についての一般的な考え方に直面して飛ぶ。一般的な知恵では、エンジンに流入する空気が冷たければ冷たいほど、出力が良くなるとされています。そして、これは基本的には（今日私たちが考えている）通常のエンジン（スモーキーの熱風エンジンが異常値である）にも当てはまります。

カルノーサイクルの「コールドサイド」を低くすると、理論上の効率が向上しますが、どの程度計算しましたか？同じ1000 Kの燃焼温度で10〜20 Kの冷たい吸気を行うと、最終効率に1％影響します。そして、その効率はどのような場合でも70％なので、最終的な効率を25％に下げるパラメーターが非常に多くあるため、Carnotは車にほとんど関連性がないと推測できます。

とにかく、同じ燃焼温度が必要な場合は、エンジンを再設計して、その低い「コールドサイド」を使用する必要があります。通常のエンジンで吸気を下げると、同じ量だけ下がるからです。また、「高温側」温度」により、効率の向上がさらに減少します。

冬の車では、空気がより濃く、押しのけなければならないため、より多くの燃料を使用します。タイヤの摩擦が大きくなり、タイヤを強く押す必要があります。トランスミッションのオイルが厚くなり、損失が増えます。 （もちろん、燃料から来るので、実際に車を動かす量が少ない）、燃料は低温での燃焼を強化するためにそもそも異なります（これは、より良く燃焼するように修正されていますが、内部のエネルギーが少ないため、必要ですその他）など。

冬には最大50％燃費が悪くなり、特定の状況ではさらに100％悪化します（つまり、燃料消費量が2倍になります）。

燃料消費量が増加する原因の例として：https : //www.fueleconomy.gov/feg/coldweather.shtml

編集

ちなみに、私の間違い：1-（T_low / T_high）の最大効率はCarnotに適用されますが、Ottoエンジンの最大効率は異なります。https： //physics.stackexchange.com/questions/168912/carnot-を参照してください対オットー

それはまた、エンジンがすでに理論的な効率よりもはるかに近いことを意味します。