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冷启磨损大,为何发动机冷启怠速那么高这种

发布时间:2022/6/10 18:00:40   

发动机在冷启动时的怠速很高,冷启高怠速有什么意义?在很多车友的认知中发动机在冷启过程中更容易产生干磨,那么为何还要设置那么高的怠速转速呢?这么做不是更加剧了发动机的磨损么?既然如此,主机厂为何还会采取这种矛盾的设定?

实际上发动机冷启时的干磨不可避免,不过幸运的是只要发动机开始运转,曲轴就会带动机油泵工作,机油压力在一瞬间就可以建立,而在几秒之间机油就可以覆盖发动机内部各个位置;此时外部环境的低温对发动机其实就没什么影响了,所以即便此时怠速转速依然很高,但对发动机造成的磨损已经微乎其微,因为在机油完成了对零部件的覆盖后,就不存在干磨了。

所以要清楚一点,那就是发动机在开始运行的那一瞬间所产生的干磨是不可避免的,无论怠速是高还是低,无论机油泵的压力有多大,只不过这个过程很短暂;而从另一方面来看,零部件上的机油完全回流油底壳至少要3、4天,所以天天使用的车子也并不存在绝对意义上的干磨(无机油状态运行),所以冷启高怠速与冷启易干磨并不存在太直接的冲突。

也正是因为当今的内燃机机油建压迅速,所以很多品牌的车辆手册上才有了无需原地热车的建议,当然是不是原地热车是每个车友自己的选择,仁者见仁、智者见智而无需多说什么;重点是发动机在冷启、尤其是低温环境下的冷启动为何要那么高的怠速,这种冷启高怠速有什么意义,能起到哪些实际的作用?

发动机低温冷启高怠速的实际作用

实际上发动机在低温冷启时的高怠速在过去只有维持怠速稳定的作用,因为低温环境下不同馏程的汽油会产生不同的雾化效果,怠速更高能在油气浓度出现剧烈变化时起到一定程度的缓冲作用;其次随着环保要求的不断严格,低温冷启时的高怠速又产生了新的作用,那就是利用高怠速配合点火退角来加速三元催化器升温。

高怠速可以让三元催化器迅速升温

加速暖三元阶段转速最高,一些车型在低温冷启时的怠速能达到-转,但持续周期很短,30秒-50秒之间(参考具体环境的温度)即可完成这一过程;这个过程其实就是加速三元升温的过程;也可以理解为国5排放标准下的一种通关秘籍,因为国5排放基于Nedc循环。这个循环包含大量匀速行驶工况,匀速行驶空燃比稳定、排放更容易达标,只要把低温启动时的排放做好就很容易应付国5。

而方法就是快速加热三元催化器,让其以最快的速度达到摄氏度以上,这样就能解决冷启动时的排放问题;所以过去国4的车没有这么高的冷启怠速,但国5时代冷启高怠速几乎车车如此;原理就是通过滞后点火,把本用来推动活塞做功的能量更多转换为热量去暖三元(颗粒捕捉器的再生也会用到这种理念),结果就是三元迅速升温,而推动活塞的能量降低,所以个别车型即便是新车冷启怠速时也会抖(无解)。

冷启时的高转速能保持怠速稳定

内燃机必须要有怠速,对于大多数汽油机来说转怠速可以保持比较稳定状态,而转时也能维持运行,但抖动就已经很明显了,所以我们接触过的大部分车型原地怠速的转速都在转以上,而怠速到转以下时抖动就已经很剧烈,已经有明显的熄火倾向,所以为了避免怠速不稳,怠速转速一般都在转以上。

要理解原地怠速时发动机的工况很差,因为此时的节气门接近完全关闭的状态,此时的燃烧本就很差,如果怠速转速还过低,就会降低火焰的传播速度从而引发燃烧恶化,出现剧烈的抖动;而低温冷启时的高怠速转速也是考虑到这个问题,低温状态下的怠速稳定远比理想温度下的怠速更难;因为低温会影响汽油的雾化。

比如理想温度下喷10毫克的汽油、10毫克汽油完全雾化,而在低温环境下喷10毫克汽油只有1毫克完成雾化,这时怎么办?系统就会喷毫克的汽油来确保有10毫克汽油能完成雾化;但这时又会面临新的问题,那就不同区域、不同厂家出品的汽油馏程不同,雾化水平是存在差异的,有的偏重质而有些偏轻质。

还用上面的例子,低温冷启怠速需要10毫克汽油完全雾化,但因为低温所以系统加浓喷射了毫克汽油,只不过汽油偏重质,即便加浓10倍喷射依然只有7毫克汽油完全被雾化,此时必然出现混合气偏稀;而如果汽油偏轻质呢?加浓喷射的毫克汽油中有30毫克完成雾化,这时又会出现混合气过浓的问题;而无论混合气过浓、过稀都会导致发动机转速骤降。

系统当然不会放任转速骤降导致熄火,它必然会去调整,比如混合气过稀时通过继续去加浓喷射等方式去调整;但调整是需要时间的,能不能在转速下跌到熄火转速之前完成调整是重点,那么该如何在时间上获得余量呢?最简单可行的方式就是提高怠速,转速下跌到转时会熄火,那么怠速设定得越高下跌到转所需要的时间就越长,系统调整的时间就越充足,转跌至转所消耗的时间与转跌至转谁更长?显然是转所需要的时间更长。

这就是发动机在低温冷启时怠速那么高的原因,因为低温下发动机对燃油雾化、燃烧等工况的控制并不理想,所以更容易出现一些问题如混合气偏浓、偏稀等,而为了避免熄火且保持住怠速,系统就必须去调整,而更高的怠速则确保系统有充足时间去调整,假如冷启怠速只有转,一旦出现问题导致转速骤降,还没等系统调整,发动机很可能就熄火了。

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