随着天气一天天变冷,许多有车的朋友们可能都发现了一个共同的现象:不管是开的汽油车还是电动车,感觉都变得比夏天更“费钱”了。
去加油站的次数变多了,或者充电桩前停留的时间也变长了。
明明每天上下班的路程没变,开车的习惯也和往常一样,可这油耗和电耗就是实实在在地往上涨,让人心里不禁犯嘀咕,这到底是为什么呢?
其实,这背后并不是车辆出了什么毛病,而是一系列由低温引发的物理和化学变化共同作用的结果,今天咱们就用大白话,把冬天汽车能耗变高的来龙去脉给好好聊清楚。
首先,我们来说说保有量最大的燃油汽车。
冬天油耗增加,首当其冲的“罪魁祸首”就是发动机内部的各种油液。
大家可以想象一下家里厨房的食用油,夏天的时候是清澈流动的液体,可一到冬天,有些油甚至会变得浑浊、凝固。
汽车里的机油、变速箱油也遵循同样的物理规律。
在寒冷的早晨,经过一夜的停放,这些润滑油会变得异常粘稠,就像一锅冷却的米汤。
当您拧动钥匙或按下启动按钮时,发动机内部的曲轴、活塞、凸轮轴等成千上万个精密零件,就得在这粘稠的“米汤”里开始艰难地运转。
这种阻力是非常大的,发动机需要耗费额外的能量来克服这种内部的摩擦力,就好像一个人穿着湿透的棉袄在游泳,每动一下都格外费劲。
这部分多消耗的能量,最终就体现在了油耗的增加上。
同样,变速箱里的齿轮也浸泡在变稠的变速箱油里,运转起来阻力也增大了,这些都成了发动机的额外负担。
其次,发动机本身也是个“怕冷”的家伙。
内燃机有一个最理想、效率最高的工作温度区间,大概在90到110摄氏度。
在这个温度下,燃油雾化效果最好,燃烧最充分,各个部件之间的配合也最默契。
夏天的时候,环境温度可能就有三十多度,发动机从这个温度启动,要达到理想工作温度相对容易。
可到了冬天,环境温度降到零度甚至零下十几二十度,发动机就像一个刚从冰窖里被叫醒的人,需要消耗大量的能量来给自己“暖身子”。
为了尽快提升温度,汽车的电脑系统会自动调整喷油量,让混合气变得更浓,简单说就是“多喷油,少进气”,用这种不计成本的方式来快速产生热量。
而且,车头的散热系统在冬天也有些“好心办坏事”。
它不管天气冷热,只要冷却液循环起来,就会带走一部分热量。
冬天外界空气温度低,热量散失得更快,发动机好不容易产生的热量被冷空气无情地带走,为了维持住那个理想的工作温度,它只能继续靠多喷油来补充热量,这就像一个盖着薄被子还开着窗睡觉的人,身体只能不停地燃烧卡路里来维持体温。
再来说说我们冬天离不开的暖风。
很多人有一个误区,认为汽车暖风用的是发动机工作时产生的“废热”,所以是免费的。
这个说法不完全对。
热量的来源确实是发动机的余热,但调用这个热量是有代价的。
当您在冬天打开暖风开关时,滚烫的发动机冷却液就会被分流一部分到驾驶室的暖风水箱里,通过鼓风机把热量吹出来。
这个过程会瞬间导致发动机核心循环水道里的水温下降。
比如,水温表可能刚从60度艰难爬升到80度,您一开暖风,指针可能“唰”地一下就掉回了60多度。
发动机的控制电脑监测到水温降低,会认为发动机又变冷了,于是立刻发出指令,再次增加喷油量,努力把水温重新“烧”上去。
这个过程一来一回,虽然您享受了温暖,但油耗也在不知不觉中增加了。
说完了燃油车,我们再把目光转向越来越普及的新能源电动汽车。
电动车没有发动机,按理说应该没有上面那些烦恼,但实际上,它们在冬天的能耗挑战甚至比燃油车还要严峻。
核心问题主要集中在电池和取暖这两个方面。
电动汽车的动力来源是锂电池,这是一种依靠内部化学反应来储存和释放电能的装置。
而化学反应的活跃度,与温度息息相关。
在寒冷的环境下,电池内部的电解液会变得粘稠,锂离子在正负极之间穿梭的活性会大大降低,电池的内阻也会随之增大。
这就好比让一个运动员在泥潭里跑步,速度和耐力都会大打折扣。
反映到车上,就是电池的实际可用电量会缩水,续航里程会明显下降。
很多电动车主都有体会,夏天充满电能跑500公里的车,到了冬天可能跑300多公里就报警了,这凭空消失的续航,很大一部分就是被低温“冻”掉的。
如果说电池怕冷是“内伤”,那么冬季取暖就是电动车一个巨大的“外耗”。
燃油车有发动机这个天然的大暖炉,而电动车没有。
想要在车里暖和,只能老老实实地消耗宝贵的电池电量来制热。
早期或者一些入门级的电动车,大多使用一种叫做PTC的加热元件,您可以把它理解成一个大功率的电暖气或者吹风机,它的原理就是把电能直接转换成热能,转换效率虽然接近百分之百,但能耗非常高。
一个功率为5千瓦的PTC加热器,工作一个小时就要消耗掉5度电。
对于一块总容量七八十度的电池来说,光是开着暖风,就能在十几个小时内把电耗光。
这就是为什么很多电动车一开暖风,续航里程就像瀑布一样往下掉的根本原因。
当然,技术总是在进步的,现在很多更先进的车型,特别是我们国内的许多优秀品牌,已经用上了效率更高的热泵空调。
热泵系统本身不直接产热,它更像一个“热量搬运工”,能把车外空气中存在的(即使是零下的空气里也蕴含热量)稀薄热量收集起来,压缩之后再转移到车内。
它消耗一度电,可以搬运来相当于两三度电产生的热量,能效比PTC高出数倍,极大地缓解了冬季的续航焦虑。
但即便如此,搬运热量本身也需要消耗能量,它只是让取暖的代价变小了,而并非完全没有代价。
最后,还有一些所有车辆在冬天都无法回避的共同因素。
比如轮胎,冬天气温低,轮胎橡胶会变硬,弹性变差,这会导致轮胎在滚动时的形变能量损失增加,也就是滚动阻力变大。
同时,根据热胀冷缩的原理,轮胎的胎压在低温下也会降低,这会让轮胎与地面的接触面积增大,同样会增加滚动阻力。
还有,冬天的冷空气密度比夏天要大,车辆在行驶时,需要推开的空气“更重”了,空气阻力也就随之增加,尤其是在高速行驶时,这种影响更为明显。
此外,像刹车系统里的制动液在低温下也会变粘稠,可能导致刹车片与刹车盘不能完全分离,产生微弱的拖拽感,日积月累也会消耗掉一部分能量。
如果再遇上雨雪冰冻天气,路面湿滑,轮胎打滑、附着力下降,车辆的牵引力控制系统会频繁介入工作,这些都会导致额外的能量消耗。
所以说,冬天汽车能耗升高,并非单一原因造成,它是一个综合性的问题。
从发动机、电池这些核心部件的内在工作原理,到轮胎、空气、路况等外部环境因素的共同影响,每一个环节都在给车辆的能耗“加码”。
了解了这些背后的科学道理,我们就能更从容地面对冬季的用车成本增加,并采取一些合理的驾驶习惯,比如避免长时间原地热车、平稳驾驶、保持合适胎压等,来为我们的钱包稍微减减负。
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