Frage:
Wie wirkt sich kaltes, trockenes Wetter auf die Leistung aus?
andrewb
2014-06-25 13:22:25 UTC
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Es ist jetzt richtig Winter hier in Australien, und der Hinternprüfstand ist sehr günstig für die kalte, trockene Luft. Es ist wie ein kostenloser Kaltlufteinlass für alle, oder?

Ich kann mir zwei wissenschaftliche Gründe vorstellen, warum dies so sein kann:

1. Erhöhte Luftdichte

Bei konstantem Druck (was genau zu sein scheint) ist die Lufttemperatur umgekehrt proportional zur Anzahl der Luftmoleküle. Kältere Luft bedeutet also mehr Moleküle, und mehr Luftmoleküle bedeuten mehr Energie, die in jedem Verbrennungszyklus freigesetzt wird. Ein Abfall von 30 ° C auf 0 ° C ist ungefähr ein Abfall von 10%, gemessen in Kelvin, was 10% mehr Energie für jeden Verbrennungszyklus bedeutet -> 10% mehr Leistung!

2. Verringerte Luftfeuchtigkeit

Wassermoleküle in der Luft können für die Verbrennung nicht besonders hilfreich sein, da sich diese Moleküle erwärmen müssen, aber nicht verbrennen. 100% Luftfeuchtigkeit scheint einem Wasser-Luft-Verhältnis von 2,8% zu entsprechen - eine potenziell erhebliche Menge.

Theorien können jedoch nicht herangezogen werden, ohne alles andere zu berücksichtigen, z. Ein Motor passt sich möglicherweise nicht einmal an die erhöhte Luftdichte an und läuft daher mager.

Hat jemand zuverlässige Daten über den Einfluss kalter, trockener Luft auf die Motorleistung?

OK, jemand hat diese Frage ausgegraben, also hier meine Erfahrung: Kleine Roller werden oft mit Vollgas gefahren. Bei besserer Beschleunigung ist die Höchstgeschwindigkeit meines Scooters bei sehr Kälte (-5 ° C und weniger) um 5-10 km / h höher. Einmal bekam ich Ärger mit der Polizei, da es eine Grenze für die technisch erreichbare Höchstgeschwindigkeit gibt ....
Sieben antworten:
#1
+11
Bob Cross
2014-06-25 17:43:36 UTC
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tl; dr: Kalte trockene Luft hat einen erheblichen Einfluss auf die Leistung. Dies kann durch Experimente mit jedem modernen Auto bestätigt werden.

Ich kann mir zwei wissenschaftliche Gründe vorstellen, warum dies so sein kann:

  1. Erhöhte Luftdichte

  2. Verringerte Luftfeuchtigkeit

  3. ol>

Ja und Ja. Du bist schon den größten Teil des Weges dorthin.

Machen wir einen kurzen Ausflug in das vereinfachte theoretische Modellland:

  1. Der Motor wird mit Sauerstoffmolekülen betrieben.
  2. Die Luftdichte bestimmt, wie viel Sauerstoff vorhanden ist Moleküle, mit denen wir arbeiten müssen.
  3. Ergo möchten wir die Dichte der Luft maximieren.
  4. ol>

    In Ihrem Beispiel haben wir zwei Knöpfe, die wir einschalten können unser theoretisches Modell: Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Diese Sekunde wird schnell verwirrend, wenn wir feststellen, dass Feuchtigkeit die Wärmekapazität der Luft beeinflusst. Das ist ein verwirrendes Konzept (Wärme, Temperatur, sind sie nicht gleich?!), Bis Sie erkennen, dass spezifische Wärme fast wie Masse ist: Je spezifischer Wärme ein Ding hat, desto schwieriger ist es, seine Temperatur zu ändern.

    Praktisches Beispiel: Schalten Sie einen Gasherd auf max. Legen Sie Ihre Hand direkt über den Brenner. Beachten Sie die fast augenblicklichen Verbrennungen ersten Grades: Die Luft über dem Grill erwärmt sich sehr schnell. Stellen Sie einen 5-Gallonen-Topf voll Wasser auf denselben Brenner (hey, es braucht viel Wasser, um Bier zu machen!). Legen Sie Ihre Hand ganz nach unten in den Topf (ohne sie zu berühren). Beachten Sie, dass Sie die gleiche Entfernung wie vom Brenner haben, aber keine Verbrennungen! Das Wasser hat eine höhere spezifische Wärme und ist bei wechselnden Temperaturen viel träger.

    Das hat also Spaß gemacht. Warum interessiert es uns? Wir kümmern uns darum, denn wenn Sie versuchen, die Dichte zu maximieren, beginnen Sie mit dieser idealen Gasgesetzgleichung:

    \Bigg\lbrack \frac{T_2}{T_1} \Bigg\rbrack = \left (\frac{\rho_2}{\rho_1} \right )^{(\gamma - 1)}

    Wobei

  • T = Temperatur
  • Rho = Dichte
  • Gamma = das Verhältnis der spezifischen Wärme (konstanter Druck / konstantes Volumen)

... außer dass Sie plötzlich feststellen, dass dies kein ideales Gas mehr ist: Gamma ist nicht konstant, da Sie die Luftfeuchtigkeit ändern. In den ersten beiden Zeilen der Tabelle mit spezifischen Wärmeeinträgen finden Sie zwei Beispiele für Luft, die den von Ihnen vorgeschlagenen ähnlich sind. Die Wärmekapazität bei konstantem Druck springt stark zwischen den beiden Leitungen, was hauptsächlich auf die Zunahme der Luftfeuchtigkeit zurückzuführen ist: 40,85% Luftfeuchtigkeit werden als 1,16% Wasserdampfgehalt angegeben. Wenn Sie weiter unten in dieser Tabelle nachsehen, sehen Sie, was wir erwartet haben: Die spezifische Wärme von Wasser ist viel höher als die von Luft, was uns schließlich auf die Tatsache zurückführt, dass Luft mit höherer Luftfeuchtigkeit zu einer geringeren nutzbaren Sauerstoffdichte damit unser Motor funktioniert.

... tief durchatmen ...

Na und? Warum brechen hoch abgestimmte Motoren nicht, wenn die Luft kalt und trocken wird? Warum kann ich mein Turboauto im Winter auf Meereshöhe und im feuchten Sommer in den Bergen (wir nennen sie Berge) fahren?

Die kurze Antwort lautet, dass der Motorcomputer ziemlich intelligent ist. Es lebt nicht in theoretischem Modellland. Es gibt noch einige weitere Sensoren, die viele Dinge messen, die ich oben ignoriert habe. Infolgedessen wird nicht versucht, die richtigen Werte für das Modell zu finden: Es werden Tuning-Parameter für den Motor festgelegt und anschließend die Ergebnisse überwacht. Folglich macht es eine effektive numerische Annäherung an alle oben genannten Punkte:

A. Lässt Ihr Auto ziemlich gut laufen und bietet Ihnen die bestmögliche Kilometerleistung und Leistung.

B. Sprengt an einem Wintertag nicht.

Schöne Schande. Viel besser als meins ;-)
Großartig, es sieht also so aus, als hätte ich tatsächlich einen freien Kaltlufteinlass! Es wäre faszinierend zu sehen, ob super kalte Temperaturen wie -40 ° C weiterhin eine große Leistungsverbesserung bewirken. Ich muss mein Auto in die Antarktis nehmen, um herauszufinden ...
@andrewb Das einzige Problem ist, dass die Kraftstoffverdampfung beeinträchtigt wird, wenn die Ansauglufttemperatur extrem kalt ist. Selbst große Injektoren ergeben eine schlechte Tröpfchengröße. Es gibt wahrscheinlich einen Abbruchpunkt für jeden Motor, PS gegen Temperatur, der (ich vermute) eine Ansaugtemperatur von 40 Grad Fahrenheit erreicht und sich dann aufgrund der schlechten Kraftstoffzerstäubung von dort verjüngt.
@SteveRacer ah wahr, ja im Nachhinein kann ich mir nicht vorstellen, dass Autos bei -40 ° C gut aus der Ansaugluft laufen würden
#2
+1
Captain Kenpachi
2014-06-25 13:57:51 UTC
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Sie haben absolut Recht. Ich erinnere mich, dass ein Formel-1-Kommentator vor einigen Jahren erwähnte, dass sich die Rundenzeiten aufgrund der Kälte am Morgen um bis zu 1 Sekunde verbessert hatten, was in der Formel 1 sehr viel ist.

Außerdem kühlt ein Ladeluftkühler die Luft ab, um sie dichter zu machen, was wiederum mehr Leistung erzeugt. Daher wird Ihre Theorie offensichtlich von der Automobilindustrie unterstützt.

Beachten Sie, was die Luftfeuchtigkeit betrifft, wenn Menschen anfangen Bei verrückten Dingen mit Turbomotoren fügen sie manchmal Wassereinspritzkits hinzu, die einen feinen Wassernebel in die Brennkammer sprühen, um Wärme zu absorbieren, die Dichte weiter zu erhöhen und katastrophale Zusammenbrüche zu verhindern. Andere Tuner verwenden möglicherweise eine reichhaltigere Laufmelodie, um überschüssigen Kraftstoff zur Wärmeaufnahme zu verwenden. Dieser Kraftstoff wird verschwendet, so dass Sie theoretisch grundsätzlich jede Flüssigkeit in den Zylinder sprühen können, solange dies nicht die Verbrennung oder Schmierung beeinträchtigt. Vor diesem Hintergrund denke ich, dass kalte, feuchte Luft vielleicht besser ist als kalte, trockene Luft.

Mein Wissen beginnt und endet mit Turbobenzinmotoren. Wenn also nichts für NA oder Diesel gilt Motoren, lassen Sie es mich wissen.

Sie denken mit ziemlicher Sicherheit an [David Hobbs] (http://en.wikipedia.org/wiki/David_Hobbs_ (Racing_driver)). Die Legende besagt, dass sein Po-Prüfstand so fein kalibriert ist, dass er den Leistungsunterschied feststellen kann, der sich aus dem Fahren durch den Schatten ergibt.
Ich bin es wahrscheinlich. Ha!
Ich weiß nichts über den Leckerbissen über Feuchtigkeit, der mir kontraintuitiv erscheint. Durch das Beschlagen können Sie eine kontrollierte Menge Wasser verwenden, Wasser, das nicht in der Luft schwebt und somit direkt auf die gewünschte heiße Oberfläche aufgetragen werden kann. Die Feuchtigkeit in feuchter Luft wird (mehr oder weniger) gleichmäßig durch die Luftmasse verteilt, daher würde ich denken, dass die Feuchtigkeit nicht direkt auf eine heiße Oberfläche aufgebracht werden kann. Könnten Sie eine Quelle angeben, die besagt, dass feuchte Luft trockener Luft vorzuziehen ist?
Es gibt vier Gründe, warum ich mir vorstellen kann, warum eine Wassereinspritzung gut ist. 1) Es kühlt die Induktionsladung, was dichtere Luft ermöglicht; 2) Wasser, das von Flüssigkeit zu Gas gelangt, dehnt sich stärker aus als das, was sich ein Luft / Kraftstoff-Gemisch beim Verbrennen ausdehnt. 3) Es erhöht effektiv den Punkt, an dem Gas verbrennt, was bedeutet, dass Sie ein höheres Verdichtungsverhältnis sowie einen höheren Fortschritt in Ihrer Zündung erzielen können. Da Wasser viel billiger ist als Renngas, können Sie * viel * Geld sparen. 4) Kann helfen, die Bildung von NOx während des Verbrennungsprozesses zu verhindern. Ich frage mich, warum mehr Rennfahrer es nicht benutzen.
Seite 179 von Maximum Boost von Corky Bell: "David Hobbs ... konnte einen Stromausfall spüren, als die Sonne hinter einer Wolke hervorkam."
(Okay, das ist nicht Ellesedil): Feuchte Luft und Wasserinjektion sind nicht dasselbe. Wasserinjektion ist immer noch Wassertropfen (kleine zugegebenermaßen). Sie verwandeln sich erst in Wasserdampf (d. H. Feuchtigkeit), wenn Verdunstung oder ein Phasenwechsel (wenn die Luft bei oder nahe 100 ° C ist) auftreten. Diese Verdunstung / Phasenänderung absorbiert viel Wärme und reduziert die Temperatur so weit (Vorteil), dass die erhöhte Luftfeuchtigkeit ausgeglichen wird (Kosten). Persönlich würde ich meinen Ladeluftkühler lieber kühl halten - das kühlt die Luft, ohne die Luftfeuchtigkeit zu beeinträchtigen.
@BobCross: Ich verstehe nicht, auf welche Frage Sie antworten. Ich weiß genau, dass sie nicht dasselbe sind. Am Ende von Juanns Antwort sagt er, dass kalte, feuchte Luft für die Stromversorgung besser sein könnte als kalte, trockene Luft, indem er den Fall von Wasser / Flüssigkeits-Sprays vorstellt. Ich frage das, indem ich nach weiteren Informationen / Quellen frage.
Ich habe keine Quellen. Ich habe nur eine Hypothese.
Hervorragende Antwort, aber keine Flüssigkeit reicht aus. Wasser ist gut; Alkohol noch besser. Das Abkühlen der Ladetemperatur ist großartig, aber auch das Verbessern des "ROZ" oder des Anti-Klopf-Index, mit anderen Worten das Erhöhen des Flammpunkts und das Verhindern der Prädetonation, ist sehr wertvoll. * Einige * dieses Effekts stammen aus der Kühlung, aber nicht alle. Wasser trägt sicherlich nicht zur Verbrennung von Kohlenwasserstoffen bei. Die Wassereinspritzung funktioniert genauso wie die AGR, Gase frei von Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff, aber nicht so "kühl" wie ein Wassernebel. Nitrous hat auch eine erstaunliche kühlende Wirkung, zusätzlich zur Bereitstellung von viel Oxidationsmittel.
Alkohol (ETOH) ist insofern einzigartig, als er inhärente Anti-Klopf-Eigenschaften aufweist, Verdunstungskühlung aufweist, leicht verdampft und sehr sauber brennt. Der einzige Nachteil von E85 sind die Kosten und der niedrigere BTU-Gehalt als bei reinem Benzin.
#3
+1
DougLovesClassics
2014-06-26 14:46:31 UTC
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Ein weiterer Faktor in Bezug auf die Luftfeuchtigkeit ist, dass sich die Wasserluft pro Grad der Temperaturänderung stark ausdehnt / kollabiert, sodass ihre Anwesenheit in der Brennkammer den Explosionsdruck erhöht.

Ein Freund von mir experimentierte mit einem Wassereinspritzsystem an seinem (Vergaser-) Auto während des Ingenieurstudiums. Er berichtete von einer besseren Wirtschaftlichkeit und Leistung, aber es war schwierig, & einzurichten. Er brauchte effektiv ein eigenes Managementsystem (ein weiterer Vergaser nur für das Wasser), also gab er auf.

Wenn die niedrigere Umgebungstemperatur mit einhergeht Bei Regen oder Nässe erhalten Sie diesen Effekt ebenfalls kostenlos, da Luft / Wasser bereits für Sie gemischt sind :-D

Interessanter Punkt. Obwohl ich denke, dass Feuchtigkeit ein anderer Fall ist, da sie dann in gasförmiger Form vorliegt und keine Flüssigkeitströpfchen.
ah, vielleicht habe ich das falsche Wort verwendet - "Wasser in der Luft" = Regen oder Nebel, denke ich
Dies ist keine Antwort, sondern möglicherweise ein Kommentar zu einer anderen Antwort.
#4
+1
Munga83
2015-11-25 11:38:07 UTC
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Nun, alles, was ich dazu sagen kann, ist, dass ich in Zentral-Queensland lebe, im Sommer durchschnittlich 35 bis 42 und im Winter (am frühen Morgen) durchschnittlich 3 bis 18 Tage. Wenn es nicht regnet, ist es hier auch 90% des Jahres extrem trocken. Grundsätzlich Wüstenwetter ... Wenn es heiß ist, ist es heiß! Wenn es kalt ist, ist es kalt! Aber sehr trocken. Alles was ich sagen kann ist der frühe Morgen, wenn es knackig ist. Die Reaktionsfähigkeit und das Drehmoment sind Nackenschnappen ... Sommermorgen. Aber in der Hitze des Tages merke ich definitiv, dass mein Auto ziemlich träge wird. Kurz gesagt, trockene kalte Luft ist meiner Erfahrung nach besser und wird immer zunehmen.

Hey Munga83, danke für deine Antwort und willkommen bei Mechanics.SE! Zu Ihrer Information, Sie müssen einen Teil Ihrer Grammatik und Rechtschreibung bereinigen, sonst könnte Ihre Antwort markiert werden.
#5
  0
John
2014-08-20 10:53:32 UTC
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Mein Turbo-Auto litt in der Sommerhitze immer unter Funkenschlag / verzögertem Timing-&-Boost. Nachdem ich ein konservatives Wassereinspritzsystem hinzugefügt hatte (zwei Düsen, ein Vorkühler und eine im Drosselklappengehäuse), wurde das Funkenklopfen unter allen &-Lastbedingungen vollständig eliminiert. Ich konnte sogar bei über 90 Grad Sommerwetter den vollen Schub (das Maximum, das mein Turbo bewältigen konnte) laufen. "Freie" Macht und nie ein Problem damit. Es war nicht schwieriger zu installieren als die meisten anderen Tuner-Kits wie Nitrous. Ein paar Düsen, Nylonschläuche, Wasserquelle, Wot-Schalter oder Ladedruckaktivierung, an Batterie anschließen, fertig. Ich bin offensichtlich ein großer Fan von Wassereinspritzung, es macht absolut einen Unterschied und ist relativ sicher und billig im Vergleich dazu, einfach mehr Kraftstoff abzulassen oder Lachgas zu sprühen. :) Auf meinem aufgerüsteten Turbo hasste ich es, wenn der Computer den Boost senkte, wenn die Ansaugluft heiß war. Problem gelöst.

Sie haben die Frage nicht im geringsten angesprochen. "Wie wirkt sich kaltes, trockenes Wetter auf die Leistung aus?"
#6
  0
Roderick Lloyd
2017-07-08 18:28:26 UTC
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Mitte der 1960er Jahre, als ich 17 Jahre alt war, fuhr ich ein altes Sun Motorcycle mit 1935 Zweitaktmotoren. Ich lebte in einem Teil Großbritanniens, das im Winter zu einer bestimmten Jahreszeit sehr feuchten Bedingungen ausgesetzt ist (ein nasser, kalter, schwerer, nebliger Nebel) Ich bemerkte auf dieser speziellen Straße, auf der ich häufig fuhr, dass mein Fahrrad in den Winternächten, in denen dieser schwere, neblige Nebel herabstieg, 7 Meilen pro Stunde schneller fuhr. Wie auch immer, ich war fasziniert von diesem und Ich besuchte die Universitätsbibliothek, in der ich las, dass im Zweiten Weltkrieg bestimmte britische Kampfflugzeuge mit einem Wasserinjektor ausgestattet waren. Wenn der Pilot im Kampf gegen ein Naziflugzeug aus einer sehr schwierigen Situation herauskommen musste, konnte er den "Wasser" -Knopf und ein Spray drücken Wassernebel würde in den einströmenden Luftstrom in das Treibstoffvergasungssystem des Flugzeugs injiziert (damit er schnell beschleunigen kann) Grüße Roderick

#7
  0
mongo
2019-06-17 23:07:59 UTC
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Der wichtigste Leistungsparameter ist die Anzahl der O2-Moleküle pro Volumeneinheit. Wenn sich also in einer niedrigeren Höhe, in der die Luft dichter ist, mehr O2-Moleküle pro Volumeneinheit befinden als in großer Höhe.

Es ist wichtig zu beachten, dass Wasserdampf kein O2 bietet, um die Luft zu unterstützen Verbrennungsprozess, so dass tatsächlich die Menge an O2 pro Volumeneinheit verdünnt wird. Ein bisschen wie mehr Stickstoff oder ein anderes Gas, das den Verbrennungsprozess nicht unterstützt.

Ein Turbolader oder ein anderes Gebläse senkt die Dichtehöhe und erzeugt mehr O2-Moleküle pro Volumeneinheit. Ein restriktiver Luftfilter erzeugt eine Druckdifferenz, die bei einem niedrigeren Krümmerdruck (aufgrund von Strömungsverlusten am Filter) weniger O2-Moleküle pro Volumeneinheit verursacht.

Letztendlich ist die Leistung eine Funktion der Menge von Kraftstoff kann man effektiv pro Zeiteinheit verbrennen. O2 ist wichtig, um mehr Kraftstoff zu verbrennen. Wasser verdrängt O2. Kältere Temperaturen erhöhen die Dichte von O2 pro Volumeneinheit.



Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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