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  • 1 # 天和Auto

    任何型別的發動機駛入高原都會出現動力衰減

    高原反應不僅人有且汽車也會出現,原因為【空氣稀薄】。

    所謂的空氣稀薄並不是指空氣中的氧分子消失,而是指空氣體積膨脹後,單位體積內空氣氧含量減少了。在平原地區常壓狀態下空氣氧含量為20.9%,而隨著海拔的升高氧濃度比例大致如下。

    1000米20.8%

    1500米18.5%

    2000米16.3%

    2500米15.3%

    3000米14.4%

    3500米13.5%

    4000米12.7%

    5000米11.1%

    參考上述比例,隨著海拔的升高空氣中的氧濃度可以以倍數級降低,造成降低的本質則是空氣體積倍數級的膨脹,而造成空氣膨脹的核心因素為地心引力的降低。

    引力可以理解為無處不在的吸引力,這一力場會吸引所有的物體包括看不見的空氣;而距離地球表面越近吸引力則會越大,假設空氣是一團棉花糖,在地表會被這一吸引力壓縮成1立方米的體積。但隨著海拔的不斷上升則引力強度越小,此時等於為環繞棉花糖(空氣)施加的壓力變小,而空氣自帶膨脹擴散的屬性,於是體積則會不斷膨脹了。

    重點:人的肺活量和汽車進氣量是在一定範圍內固定,空氣碰撞後會導致氧分子的減少,但是空氣總量並沒有減少,可理解為分子間隙擴大導致體積變大。那麼人的肺部容積與汽車發動機氣缸的容積是隻管吸入足量量的空氣,至於空氣中有多少氧氣那就不是這兩個“總成”可以決定的了;不過事實進入肺部和發動機的氧氣減少了,而人需要氧氣汽車也也需要氧氣,缺氧則會導致執行狀態的異常,這就是所謂的高原反應,實際就是缺氧。

    自然吸氣發動機與渦輪增壓發動機,不同型別高反程度不同

    自然吸氣發動機是利用活塞運轉時產生的負壓力,從氣門吸入常壓體積的空氣;簡而言之為吸入的空氣的正常缺氧的比例,缺氧程度隨著海拔高度變化。而渦輪增壓發動機是利用空氣壓縮機將大體積的空氣壓縮成小體積,之後“塞進”發動機燃燒室,這種狀態能一定程度的提升空氣氧含量,所以在同樣的海拔位置,渦輪增壓發動機的動力總會比自然吸氣發動機更強,那麼氧氣對於發動機到底有什麼價值呢?

    燃油動力汽車使用的是內燃式熱機,其實現動力的基礎是利用燃燒燃油產生的熱能轉化為動能。而燃油的燃燒必然需要氧氣助燃,其多少氧氣能助燃多少燃油是有固定比例的(14.7:1空燃比);所謂的燃燒只是一種化學反應的定義,其本質是在高溫環境中燃料烴類物質與空氣中的氧氣進行氧化還原反應,在反應過程中分子不規則的劇烈運動是推動活塞運轉的基礎,至於產生的熱能可理解為結果而不是能量形態或過程。

    總而言之氧化還原反應離不開氧氣,而氧氣的濃度越高分子運動的強度越大;渦輪增壓發動機的目的是透過增加氧含量實現富氧燃燒的狀態,以不增加噴油量實現大動能大扭矩。大扭矩可以實現低轉速大馬力,這是Turbo技術能實現效能比同排量發動機強勁太多但油耗卻相當的基礎,也是高原反應是使用能力最強的核心因素,懂了嗎?(下圖為常壓助燃和富氧燃燒的火焰狀態)

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