Durante la guida invernale, molti proprietari di auto dovranno affrontare una scelta apparentemente contraddittoria: l'uso di un riscaldatore di auto aumentare il consumo di carburante? Dietro questa domanda c'è una complessa interazione di principi termodinamici, progettazione di ingegneria dei veicoli e abitudini di comportamento dell'utente.
1. Principio di lavoro e caratteristiche del consumo di energia del sistema di riscaldamento
Il sistema di riscaldamento di un veicolo a combustibile tradizionale è essenzialmente un "dispositivo di recupero del calore dei rifiuti". La sua fonte di calore centrale proviene dal liquido di raffreddamento del motore. Quando la temperatura di funzionamento del motore raggiunge la soglia di 80-90 ℃, il liquido di raffreddamento scorre attraverso il serbatoio dell'acqua del riscaldatore e il soffiante manda l'aria riscaldata nell'auto. In teoria, questo processo non consuma direttamente il carburante aggiuntivo. Tuttavia, la ricerca del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) mostra che in un ambiente a bassa temperatura di meno 6 ℃, il tempo necessario per il motore per raggiungere la normale temperatura operativa è di circa il 40% più lungo di quella in un ambiente di temperatura normale. Durante questo periodo, l'aumento dell'iniezione di carburante porta ad un aumento significativo del consumo di carburante. Se il riscaldatore viene acceso troppo presto in questo momento, il tempo di riscaldamento del motore verrà esteso, il che influenzerà indirettamente il risparmio di carburante.
2. Analisi quantitativa del consumo di carburante
I dati di test SAE (Society of Automotive Engineers) nel 2021 hanno mostrato che in un ambiente di -10 ℃, il veicolo ha immediatamente acceso il riscaldatore dopo un avvio a freddo e il consumo di carburante è aumentato di 1,2-1,8 litri per 100 chilometri; Quando il motore è stato completamente preriscaldato e il riscaldatore è stato utilizzato, il consumo di carburante è aumentato di soli 0,3-0,5 litri. Questa differenza è dovuta alla strategia di compensazione della temperatura dell'unità di controllo del motore (ECU): a basse temperature, la ECU aumenterà il volume di iniezione per mantenere la stabilità del minimo, mentre il carico di calore del sistema di riscaldamento ritarderà l'aumento della temperatura del refrigerante, costringendo il motore ad essere in un ricco stato petrolifero per molto tempo.
Vale la pena notare che il sistema di gestione termica dei veicoli elettrici (EV) presenta caratteristiche diverse. Il test modello Y 2023 di Tesla ha mostrato che quando si utilizza l'aria condizionamento della pompa di calore per il riscaldamento, l'intervallo di crociera è ridotto di circa il 18%; Se si basa interamente dal riscaldamento elettrico PTC, la perdita di intervallo di crociera può raggiungere il 30%. Questo ci ricorda di distinguere tra i tipi di sistema di alimentazione quando si discutono del consumo di carburante.
3. Ottimizzazione dell'uso di strategie tecnologiche
Sulla base dell'analisi di cui sopra, si consiglia di adottare una strategia di gestione della temperatura a fasi: all'inizio iniziale del veicolo, le apparecchiature di riscaldamento locali come il riscaldamento del sedile e il riscaldamento del volante (la potenza è generalmente inferiore a 100 W) dovrebbero essere utilizzati per primi e l'aria calda deve essere gradualmente attivata dopo la temperatura del refrigerante raggiunge i 60 ° C. Esperimenti di Bosch in Germania hanno dimostrato che questo metodo può ridurre il consumo completo del carburante in inverno del 7-12%.
Anche la manutenzione regolare è fondamentale. Un filtro di condizionamento dell'aria intasato aumenterà il carico del soffiatore del 15%, con conseguente velocità più elevata per mantenere il volume dell'aria; L'efficienza di conduzione del calore del refrigerante dell'invecchiamento (non sostituito per più di 5 anni) diminuisce del 20%. Questi fattori nascosti aumenteranno il consumo di carburante. La Guida alla guida invernale del Dipartimento dei trasporti canadese consiglia di controllare il sistema di circolazione del serbatoio dell'acqua del riscaldatore ogni 20.000 chilometri per garantire che il flusso del refrigerante non sia inferiore all'85% del valore di progettazione.
4. Innovazione tecnologica e tendenze future
Nuovi sistemi di gestione termica stanno sfondando le limitazioni tradizionali. La tecnologia "Intelligent Termal Management" della BMW può ridurre il tempo di riscaldamento del motore del 30% attraverso le pompe dell'acqua elettronica e il controllo della temperatura della zona; Il dispositivo di recupero di calore di scarico di Toyota può fornire un ulteriore 5KW di energia termica; E il sistema di tetto solare di Hyundai può fornire energia ausiliaria del 40% per il sistema di riscaldamento nei giorni di sole. Queste innovazioni dimostrano che i progressi tecnologici stanno rimodellando i confini dell'efficienza energetica della guida invernale.