踩油门提高发动机转速是日常经验,但原理可能很多人不太懂。今天就来说说这个问题。
为什么踩油门速度会加快?
发动机在运转的时候会输出动力,同时也会受到阻力。阻力一方面来自自身的摩擦等损耗,另一方面来自驾驶车辆。
发动机输出功率和阻力有三个关系:
- 输出功率 = 阻力,发动机转速稳定;
- 输出功率 > 阻力,发动机转速增加;
- 输出功率 < 阻力,发动机转速降低;
所以严格来说,只有当发动机的输出功率大于踩油门时的阻力时,发动机转速才会上升。
接下来是今天讨论的重点:为什么油门发动机的功率会上升。一步一步来说吧。
发动机的动力是如何产生的?
在压缩冲程中,活塞猛烈地压缩空气或空气和燃料的混合物。这时气缸内的压力很大,然后混合气燃烧,产生非常大的膨胀力。
这个力推动活塞向下运动,然后活塞通过曲轴连杆将这个推力转化为发动机的输出动力。如何提高发动机的功率由此可见,要想提高发动机的功率,就需要在气缸内充入更多的空气,使压缩冲程气缸内的压力更高,反作用力更大。其次,要多喷油。油越多,混合物的燃烧膨胀力越大。一般来说,要想提高发动机的动力,就需要更多的进气和更多的喷油。但是汽油机和柴油机的燃烧过程不同,所以它们的节气门控制原理也不同。
下面分别说一下这两款发动机的油门控制方式。
汽油机:节气门控制进气量,进气量决定喷油量。
汽油机是用节气门控制进气量,然后根据进气量计算喷油量。
发动机的进气口上有一个装置叫节气门,相当于一个阀门。由于节气门位于气缸进气的必经之路,节气门的开度直接影响气缸能进多少气。
发动机工作时,空气经过空气滤清器过滤后,再经过空气流量计,空气流量计会计算进气量。
然后气流通过节气门,这里能通过的空气量完全由节气门决定。节气门越大,通过的空气越多,节气门越小,通过的空气越少。
空气流量计已经测出了进气量,然后ECU就可以根据汽油的空燃比和进气量计算出喷射量,控制从喷油器喷射。然后火花塞点燃混合气,发动机输出动力。油门开度由油门踏板决定。油门踩得越多,油门开得越大。进入气缸的空气越多,喷射的燃油就越多,发动机的功率就越大。
比如上图显示的是怠速时的节气门开度,只有一个间隙。此时进气量最少,所以发动机输出功率最低。当我们将油门踏板踩到底,油门全开时,此时气缸进气量最大,发动机输出功率最强。我们所说的最大扭矩是在油门全开时产生的。
柴油发动机:进气量总是最大,节气门控制喷油量。
柴油发动机依靠压缩空气产生的高温点燃柴油。所以柴油机的进气上没有节流装置,进气量总是最大的。因为柴油机一旦进气量受限,进气量过小,压缩冲程末期缸内温度就上不去,柴油就烧不起来。所以柴油机每次吸气都是当前状态下的最大进气量。
油门踏板控制喷油量的同时,油门踏板轻踩,喷油量少,输出功率少。踩油门,多喷点油,输出功率就多。柴油发动机一踩油门,瞬间喷油过多,燃烧不充分,容易冒黑烟。
因为柴油机没有汽油机那样的油门,吸气时阻力很低,泵气损失比汽油机小。而且柴油机喷油量受进气量的影响较小,可以喷少量的油来维持发动机低负荷运转,所以柴油机的效率更高。
为什么汽油机不能通过拆下油门控制喷油量来工作?
跟烧的方式有关系。汽油发动机依靠火花塞点燃混合物。进气量和喷油量一定要匹配得当,这样混合气浓度才合适,才容易被火花塞点燃。如果去掉油门,汽油机就只能高速运转,因为低速时喷油量小,进气量大,混合气太稀,火花塞点不着,发动机就不能正常工作。
但是柴油发动机是靠高温来点燃柴油的。燃油喷射时,燃烧室充满高温,即使喷射一滴油,也能立即自燃。因此柴油机可以实现“多气少油”的富氧燃烧。汽油机中的“稀燃”技术,其实就是利用专门设计的燃烧室和活塞,将汽油蒸气尽可能地聚集在火花塞周围,使火花塞周围的混合气浓度合适,火花塞就能被点燃。燃烧室其他部位混合气稀薄,可以在过量空气的情况下实现正常燃烧,大大降低油耗。
这就是发动机油门的控制原理以及为什么需要这