Куда идет мощность в режиме холостого хода?

Когда двигатель работает, но автомобиль не движется, топливо все еще расходуется, куда уходит энергия? Я предполагаю, что это происходит во вращении маховика, коленчатого вала и прочего, но я не уверен. Любое подробное объяснение будет оценено. Кроме того, когда мы отпускаем сцепление, обороты, кажется, падают, почему это происходит?

Горение повышает температуру газов в цилиндре. Не все из этого можно использовать для выполнения механической работы, часть из них тратится впустую на нагрев самого двигателя, а остальная часть теряется, когда нагретые газы выпускаются из цилиндра.

Двигатель содержит много движущихся частей. Всякий раз, когда вы контактируете с движущимися частями, у вас возникает трение, которое отнимает часть энергии двигателя при износе и выделении тепла.

В типичном автомобиле двигатель является источником энергии для всего транспортного средства, поэтому многие другие устройства должны приводиться в действие двигателем.

• Генератор отнимает часть энергии для зарядки аккумулятора.
• Питание от батареи используется для питания электроники двигателя, включая искровое зажигание для топлива, для которого оно требуется, электронику управления двигателем и для запуска двигателя.
• Дальнейшее питание используется для питания всей электроники в остальной части автомобиля; радио, подсветка приборной панели, внутреннее освещение, наружное освещение и т. д.
• Двигатель должен быть охлажден, поэтому в большинстве двигателей некоторая мощность используется для привода механического или электрического водяного насоса для циркуляции охлаждающей воды. Эта вода пропускается через радиатор, который лучше всего работает с хорошим воздушным потоком, поэтому там, где воздушный поток ограничен (например, в стационарном транспортном средстве), механический, электрический или гидравлический вентилятор приводится в действие для нагнетания воздуха через радиатор.
• Вышеупомянутое трение может быть уменьшено за счет смазывания деталей, поэтому смазочное масло необходимо циркулировать по этим частям, часто с помощью механического масляного насоса.
• Если автомобиль оборудован кондиционером, он будет приводиться в действие электрическим или механическим приводом.
• Двигатели могут быть оснащены турбонагнетателями или нагнетателями для увеличения их мощности при более высоких оборотах, но на холостом ходу они действуют как небольшая дополнительная нагрузка.
• Топливо часто находится на некотором расстоянии от двигателя, поэтому его необходимо перекачивать из бака в двигатель.

Относительно снижения частоты вращения двигателя, когда сцепление включено:

Многие компоненты, потребляющие мощность от двигателя, потребляют больше энергии, когда двигатель вращается быстрее. По существу, существует определенная скорость, при которой мощность, получаемая от двигателя, равна генерируемой мощности. Таким образом, двигатель работает на холостом ходу с постоянной скоростью, и если немного подать газ, он будет работать немного выше. Если вы начинаете включать сцепление, вы добавляете дополнительную нагрузку на двигатель, поскольку теперь между пластинами в сцеплении возникает трение, передавая некоторую энергию в попытке ускорить транспортное средство или преодолевая трение в тормозах и т. Д. Двигатель все еще работает. вырабатывает такое же количество энергии, что замедляется, если только вы не нажмете дроссель, чтобы дать ему больше энергии.

В двигателе на холостом ходу происходит несколько вещей. Вращающиеся части двигателя (поршни, шатуны, коленчатый вал) необходимо поддерживать в движении, и на это уходит много энергии.

Еще один хороший кусок энергии расходуется на аксессуары (генератор переменного тока, насос охлаждающей жидкости, компрессор переменного тока, насос гидроусилителя руля). В то время как многие из этих аксессуаров обычно не прикладывают нагрузку во время холостого хода, это делают водяной насос и генератор переменного тока, и поддержание их на рабочих уровнях имеет решающее значение.

Исходя из конструкции двигателя, также существует минимальное число оборотов в минуту, при котором двигатель может оставаться стабильным. Любое понижение и внутреннее трение двигателя подавляют движущиеся части.

Наконец, когда двигатель включается, это создает значительную нагрузку на двигатель. Впервые двигатель должен бороться с инерцией трансмиссии и всего транспортного средства, поэтому некоторая мощность идет на это.

Что касается последней части, подумайте об этом так. Ваша рука обладает некоторой силой, и вы обычно используете ее для подъема и перемещения объектов. В зависимости от нагрузки, которую вы несете, вы рано или поздно устанете. Но если вы просто поднимите руку без какого-либо веса, ваша рука все равно будет уставать, даже если вы на самом деле ничего не поднимаете, кроме собственного веса вашей руки. Но если вы позволите своей руке висеть рядом с ней, она никогда не устанет.

Зайдите в свой механический цех и разработайте ручную рукоятку для двигателя вашего автомобиля. Провернуть этого ребенка. Обратите внимание, что это довольно сложно провернуть даже на 20-30 об / мин.

Теперь разработайте устройство для «поднятия», которое позволит вам запускать двигатель вручную на его обычной скорости холостого хода (например, 600 об / мин).

Серьезно, я не ожидаю, что вы сделаете это; если вы когда-либо блокировали двигатель с помощью ключа с трещоткой, вы знаете, что для этого требуется небольшое усилие, а в четыре раза больше - на более высоких скоростях. Вращение двигателя на скорости 600 об / мин отнимает много энергии. Вот куда уходит энергия .

Так что, если мы будем запускать двигатель с холодным оборотом при 600 об / мин (без топлива) - куда пойдет эта энергия? Высокая температура. Это сделало бы двигатель теплым. Если бы мы смогли запустить его в течение 5-10 минут, он стал бы достаточно теплым, чтобы потребовать циркуляции охлаждающей жидкости. Это полностью отделено от теплоты сгорания, которая добавляет к этому - но большая часть этой теплоты сгорания идет вниз по выхлопной трубе.

Посмотрите на следующую анимацию

Желтая часть идет от двигателя, и она всегда вращается. Синяя часть идет на колеса.

Проще говоря, когда вы нажимаете педаль сцепления, вы удаляете связь двигателя с колесами. Когда вы отпускаете педаль сцепления, вы связываете двигатель с колесами и (если вы находитесь на передаче) автомобиль будет двигаться соответствующим образом.

Для второй части представьте, что вы нажимаете пустую корзину. Это легко, и вы будете толкать его с некоторой скоростью (например, обороты двигателя).

В какой-то момент кто-то бросает валун в тележку (например, включает сцепление). В этот момент ваша скорость упадет (например, падение оборотов), и для того, чтобы вы снова пошли с этой скоростью, вам придется приложить больше усилий (например, ускорить двигатель).

Я надеюсь, что это отвечает на ваш вопрос

Значительное количество энергии в потребляемом топливе уходит в тепло. Это тепло вырабатывается в цилиндрах и передается охлаждающей жидкостью двигателя в радиатор. Когда автомобиль движется, воздух проходит через радиатор и отводит тепло.

Когда транспортное средство находится в неподвижном состоянии, а двигатель работает на холостом ходу, воздушного потока часто недостаточно для отвода избыточного тепла, поэтому включается электрический вентилятор для нагнетания воздуха через радиатор. Вы можете часто слышать этот шум вентилятора над шумом двигателя в жаркий день, когда автомобиль работает на холостом ходу.

На оборотах холостого хода мощность двигателя используется для обеспечения бесперебойной работы двигателя без рывков и вибраций, а его аксессуары, такие как водяной насос, компрессор переменного тока, насос гидроусилителя руля, продолжают работать, когда это необходимо.

когда вы отпускаете сцепление, он соединяет двигатель с коробкой передач, и мощность передается на колеса, чтобы переместить их против веса тела. На оборотах холостого хода вырабатываемая мощность недостаточна для перемещения колес, когда выбрана передача, поэтому дополнительная нагрузка снижает обороты двигателя (об / мин), а ускорение одновременно с отпусканием сцепления увеличивает обороты двигателя для движения транспортного средства.