汽車「高原反應」的原理解析

汽車與人相同,會隨著海拔的提升感到“不適”。原因是因為海拔越高單位體積內的空氣氧含量越低,不同海拔的氧濃度會低到什麼程度呢?

  • 海拔0米是氧氣濃度為20.95%
  • 1000米氧濃度為19.35%
  • 1500米氧濃度為17.40%
  • 2000米氧濃度為16.30%
  • 2500米氧濃度為15.30%
  • 3000米氧濃度為14.40%
  • 3500米氧濃度為13.50%
  • 4000米氧濃度為12.70%
  • 4500米氧濃度為11.80%
  • 5000米氧濃度為11.10%

以上為海拔與單位體積氧濃度的比例,這裡所謂的“單位體積”並不是一個固定的量化標準,可以是一立方米也可以是一立方厘米。簡而言之是不論空氣體積大小的單位,總體比例就是上述標準。

汽車「高原反應」的原理解析



肺與發動機

人的肺活量與發動機的進氣量(排量)總有固定的容積,比如人吸氣一次可以吸入0.5升的空氣,發動機則有1.0升(L)或2.0升的進排氣量。吸入空氣的總量是按照容積或體積的概念量化,並不以空氣中各分子的成分多少進行計算——下面要劃重點了。

  • 0米海拔1立方米的空氣中含有20.95%的氧氣。
  • 5000米海拔版的1立方米空氣中只有11.10%的氧氣。
  • 重點:0海拔的高濃度氧氣與5000米海拔低濃度氧氣的體積都是【1m³】。


汽車「高原反應」的原理解析

海拔的提升可理解為讓空氣中各分子的體積膨脹,或者是讓各分子的間隙變大,但是固定體積中的分子量減少並不會改變體積的概念。不過人或汽車在5000米海拔吸入的固定量的空氣中,其氧分子的含量必然是要等比例減少9.85%。

圖解:空氣燃料比——非氧氣燃料比,以空氣中的氧含量才能計算出正確的“氧燃比”!

汽車「高原反應」的原理解析


人的機體正常運轉需要消耗的氧氣是相對固定的,那麼吸入的氧氣減少了9.85%的比例則會讓人感覺乏力。汽車的內燃式發動機有固定的空氣燃料比(14.7:1),氧氣是燃油的助燃劑,內燃機的設計是按照這一計算出的最合理固定比例設定。那麼汽車隨著海拔的提升而面對固定進氣量中氧分子數量的減少,燃油則會等比減少助燃劑——燃油無法充分燃燒而產生計算標定數值的熱能(動力),車輛的駕駛感受自然也會感覺到“乏力”。

汽車「高原反應」的原理解析



總結

汽車在高原出現動力下降是必然現象,同時因為空氣燃料比的失調造成的燃燒不充分狀態,這種狀態還會以更快的速度產生積碳並且增加尾氣排放(以碳氫化合物與顆粒物為主)。不過偶爾自駕遊的車輛並不用擔心,短則十餘天、長則一兩月的高原用車充其量只會提升油耗;而長期在高原使用的汽車則需要定期檢查清理積碳,不過小排量發動機不得不以高轉速運行倒是會好一些,因高壓進排氣本就能一定程度清理積碳。

汽車「高原反應」的原理解析


高原用車建議選擇渦輪增壓發動機的汽車,因為這種內燃機利用叫做增壓器的空氣壓縮機實現了進氣氧濃度的提升——高原空氣一定程度的“膨脹”,壓縮機再一定程度的往回壓縮,這種進氣方式能夠一定程度的提升動力表現。自然吸氣發動機只能養成以高轉速駕駛的習慣,或者改裝結構簡單的機械增壓器吧。

汽車「高原反應」的原理解析



歡迎轉發留言討論



分享到:


相關文章: