汽车、摩托车高原自驾为何会"高反",发动机也需要"呼吸"吗?
汽车、摩托车高原自驾为何会"高反",发动机也需要"呼吸"吗?
在高原地区自驾时,汽车和摩托车经常会遇到动力衰减的问题,这种现象被称为"高反"。那么,为什么发动机也会出现类似人类的高原反应呢?本文将从科学原理出发,为您详细解释这一现象,并提供实用的应对建议。
"高反"的概念
所谓的"高反"指的是高原反应,这是一种缺氧导致的生理应激反应。
简单来说,海拔越高则空气所受到的束缚就会越弱,空气中含有氮气和氧气两种主要成分,其次还有少量的二氧化碳和氦氖氩氪氙氡六种稀有气体。这些分子之间是有间隙的,同时又是相互吸引又相互排斥的,所以在特定的压力作用之下会保持稳定的间隙——间隙之间才是一般立即的"空"——可以理解为什么都不存在的"虚空"。
那么在压力变小之后,各种分子之间的间隙则会扩大,在相同空间里的分子数量就会减少。
参考下图,一眼明了。
海拔越高则空气所受束缚越弱,分子间隙就会扩大,等量的空气中所含有的氧气必定会减少。标准大气压下的空气中含有20.94%的氧气,随着海拔的不断升高,空气中所含有的氧气占比会持续减少,在海拔超过5000米的高原上,空气中的氧气占比也就是百分之十多一点而已。
此时吸入的空气总量没有变,在0海拔的平原上吸入空气量假设为1,其中有"120.94%"的氧气;在5000米海拔的高原上吸入空气里还是1,只是其中的氧气变成了"111.1%"而已。
但是人的运动需要消耗氧气,所以在氧气减少之后才会感觉无力。
发动机的"高反"
燃油车使用的发动机是"内燃式热机",海拔的升高必定会影响其性能。
内燃式发动机是通过燃烧燃油产生热能,在通过机械结构将其转化为机械能、也就是动力的机器。燃烧的本质是燃油的氧化反应,空气中的氧气是燃油的助燃气体,燃油没有氧气也就无法燃烧了。
反之,所有燃油车的发动机在热车状态下实际都做不到充分燃烧,那么等量的燃油与不同量的氧气在相同的时间内进行反应——结果一定是与高浓度氧气反应程度更大,说白了就是燃烧得更加充分——燃烧约充分则转化出的热能越多,动力也就越强。反之,燃烧充分性过差,动力当然会减弱。
于是海拔越高、氧浓度越低,发动机吸入的等量空气里的氧气减少,燃油燃烧充分性逐步减弱,动力也就会越来越差,这就是发动机"高反"的原因。
有没有解决方案呢?
正确答案是没有。
所以在高原自驾之前就要做好准备,选车要选动力储备充足的车辆;汽车建议选用搭载≥2.0T发动机的车辆,涡轮增压汽车的性能更强,增压器会提高进气氧浓度,在相同海拔、相同排量、相当效率的前提下,其性能一定远超同排量的自然吸气发动机。而摩托车基本都采用自然吸气发动机,只有个别车辆用机械增压发动机,所以选择摩托车只需要看发动机排量即可。
当然也不是说小排量发动机的汽车或摩托车不能去高原,只是要能够接受比较慢的加速和车速。