说明:关于燃油车(汽油和柴油发动机)怠速和冷启动,相关问题可以用增压器“油压”和“介入/峰值”的知识来解释。首先,分析润滑系统的工作原理,试着找出冷启动是否需要原地预热汽车,以及如何在不同的速度范围内“匹配润滑要求”用油。
机油泵-动力源曲轴箱曲轴油泵
内燃机的机油储存在曲轴箱内,箱体下部就是所谓的“油底壳”。油泵自然不能将油从曲轴箱中抽走,但电机不能驱动曲轴箱中的油泵。那么油泵只能由曲轴驱动。看似这是一个无奈的设计,其实很合理。为什么这么说?
「转速与油压匹配」
转速的概念是指曲轴每分钟旋转的速度。与曲轴连接的是连杆和活塞,活塞在气缸内“上下往复运动”。运动过程中难免会发生磨损,即使有油润滑,也只能“延缓”而不能克服。而且,随着转速的提高,磨损的程度也会加剧,因为转速的提高会增加喷油量,而且在较短的时间内燃烧更多的燃油会产生更强的振动,活塞在振动的影响下会增加磨损!-此时需要更充分的润滑。
假设用电控系统采集速度信息,用电动机调节油泵功率进行匹配。这个过程不仅会延迟,而且会不准确。曲轴带动油泵运转,曲轴转速的加速是油压的同步提升,不会延迟,对油压的控制更为精准。那么“冷启动”的时候需要“原地热车”吗?答案显然是否定的,因为在启动的瞬间通过“启动电机”可以将曲轴转速拉到600rpm左右,足够高的转速可以在几秒钟内形成有效的润滑,所以原地等待毫无意义。
涡轮增压-动力源废气涡轮增压-尾气
主要的汽油和柴油发动机都采用了“废气增压”技术,其概念是利用内燃机运行过程中不可避免产生的高压废气作为“驱动力”。排气歧管引出管道吹动涡轮增压器涡轮运转,实现空气体的压缩,增加进气中的氧浓度(达到富氧燃烧增加扭矩的目的)。工作原理见下图。
知识点1:涡轮增压器的驱动力来自废气。内燃机转速越高,排气压力越高,涡轮增压器的“压缩空气体”能力越强。因此,涡轮增压发动机转速越高,扭矩越大,但排气压力一般处于“1500rpm”的转速节点,这可以使涡轮增压涡轮达到最高转速,即最高压缩水平。这个标准可以维持在1500~4000rpm(假设),这也是涡轮增压发动机动力强劲的原因。自然吸气发动机完全依靠增加喷油量来达到最大扭矩,而增加喷油量的方式就是提高转速,所以这台机器的高扭矩是建立在高油耗的基础上的。
知识点二:内燃机“怠速”的概念是以最低的喷油量和进气量(不熄火)实现机体的“自跑”,此时对动力没有需求。因此,即使增压技术可以提高扭矩,也不需要怠速增压,毕竟高温火焰会给机器的冷却系统带来运行负荷。所以涡轮增压发动机在怠速时设置为“不运转”,不用担心长时间怠速后增压器会发生什么。这是燃油动力汽车发动机(内燃机)的概念借鉴。