tl; dr: Temperatura otaczającego powietrza zasadniczo nie powinna zakłócać wydajności silnika ani zużycia paliwa, ale wpłynie na ogólną moc wyjściową.
Nie należy mylić wydajności z mocą wyjściową . To dwie odrębne rzeczy. Kiedy ładunek wlotowy jest gęstszy, możesz wrzucić do niego więcej paliwa i wytworzyć więcej mocy . ( UWAGA: Ideą systemu zarządzania silnikiem jest utrzymanie ogólnego stosunku powietrza do paliwa 14,6: 1(zwany też w skrócie stechiometryczny lub „stoicki”). Jest to tak zwana „idealna” mieszanka powietrza i paliwa, w której całe paliwo jest spalane bez dodatkowego tlenu. Niestety zwykle nie uzyskuje się stoickiej mieszaniny. Dzieje się tak z powodu dwóch problemów, które powstają w związku z ilością ciepła wytwarzanego podczas procesu spalania. Po pierwsze, cieplejsze spalanie może spowodować detonację. Po drugie, powyżej temperatury spalania około 1700 ° C azot w powietrzu, który jest wprowadzany do silnika (wraz z tlenem - powietrze zawiera ~ 78% azotu i ~ 20% tlenu) i pali się. Powoduje to wytwarzanie NO2 lub dwutlenku azotu. Jest to główne zanieczyszczenie powietrza i było główną przyczyną kwaśnych deszczy, o których mówiono w latach 70. w Kalifornii. Oddychanie jest dla nas bardzo złe - w rzeczywistości toksyczne).
Drugą stroną tego jest wydajność , która w kontekście silników oznacza uzyskanie większej mocy użytecznej z tej samej ilości paliwa. W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci poczyniono wielkie postępy w zakresie wydajności silnika. Jednym ze sposobów, w jaki to osiągnęli, jest turbodoładowanie. Mówiąc prościej, turbodoładowanie jest sposobem wykorzystania energii cieplnej, która w przeciwnym razie jest odrzucana w procesie wydechowym. Turbo może zwiększyć ładunek powietrza za pomocą ciśnienia wytwarzanego przez gazy spalinowe, co pozwala komputerowi zrzucić więcej paliwa przy ładunku dolotowym, zwiększając w ten sposób moc. Może to prowadzić do bardzo dużej „innej” dyskusji, więc zostawię to tutaj. Nie trzeba dodawać, że moc jest wytwarzana bardziej efektywnie dzięki tej metodzie niż poprzez normalne zasysanie, a zatem silnik może wytwarzać więcej mocy przy mniejszym zużyciu paliwa.
Innym sposobem na poprawę wydajności silnika jest zwiększenie stopnia sprężania ( CR ) silnika. Ogólna zasada dla CR jest taka, że za każdy punkt dodanego CR Twoja moc wyjściowa wzrośnie o około 3%. Zwiększenie mocy bez dodawania większej ilości paliwa oznacza zwiększenie wydajności.
Chłodniejszy ładunek powietrza wchodzącego do silnika będzie gęstszy i będzie zawierał więcej tlenu niż jego cieplejszy odpowiednik. Nadal zużywasz więcej paliwa, aby wytworzyć więcej mocy, więc nie ma dodatkowej korzyści w zakresie wydajności.
Chociaż zasugerowałeś, aby nie uwzględniać zimnego rozruchu, istnieje powód, dla którego nie zobaczysz lepszego zużycia paliwa w tym okresie. Powodem jest to, że komputer faktycznie wrzuca więcej paliwa do mieszanki, aby zapewnić większą stabilność silnika (pomóc utrzymać płynną pracę - jak dławik w silniku z gaźnikiem) i aby pomóc w szybszym rozgrzaniu się katalizatora, pomagając mu osiągnąć maksymalną wydajność szybciej.
W rzeczywistości silniki spalinowe mogą być znacznie bardziej wydajne, jeśli mogą wykorzystywać ciepło zamiast go promieniować. Pamiętaj, że promieniowane ciepło to utracona energia . Jeśli możesz wykorzystać ciepło do wytworzenia większej mocy lub wytworzyć tę samą moc bardziej efektywnie, po prostu lepiej razem.
Mówię o koncepcji, którą facet o nazwisku Henry „Smokey” Yunick opanował na początku lat 80-tych. Zrealizował pomysł, który wymyślił Ralph Johnson na początku lat 50., podczas gdy Ralph pracował w GM. Idea silnika na gorące powietrze, w którym powietrze jest podgrzewane do około 400 stopni i homogenizowane(bardzo dobrze zmieszany) do punktu, w którym nie miałby detonacji. Możesz przeczytać artykuł, ale powód, dla którego nie ma go dzisiaj w pojazdach, jest podwójny. Najpierw próbowali zrobić z niego zestaw do przykręcania, ale nie mogli tego zrobić, ponieważ wymagało to ulepszonych części tłoków i pierścieni, co w rzeczywistości nie jest tak bardzo zestawem do przykręcania i sprawia, że jest to dużo droższe niż ceny docelowe, za które strzelali. Po drugie, Smokey niestety zmarł jakiś czas temu. Zbyt wiele jego tajemnic zginęło wraz z nim, gdy trzymał szczegóły w swojej głowie. To jest naprawdę smutne, ponieważ wykonał naprawdę niesamowitą pracę i miał rewolucyjne wynalazki i pomysły, które umarły wraz z nim.
Silnik na gorące powietrze leci w obliczu powszechnego myślenia o indukcji zimnego powietrza i twojego pytania. Powszechnie wiadomo, że im zimniejsze powietrze dostaje się do silnika, tym lepsza moc. I jest to w zasadzie prawda w przypadku (co dzisiaj rozważamy) normalnych silników (silnik gorącego powietrza Smokey jest wartością odstającą).