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你只知道不用原地热车 但知道热车的本质是什么吗?

现在有一个普遍的共识,热车不用太久,一般点火等个几十秒就能走。哪怕是在道路结冰这种极寒天气下,也不需要太长的热车时间。与此同时,也有很多科普文章告诉你,热车只要等到发动机转速降低到标准怠速值就可以挂挡走人。

但热车的标准是不是一定非要等到转速下来才算完成呢?从发动机冷启动到车子完成热车的这段期间里,到底都发生了什么?冷启动状态下的高转速,到底是为了什么?

油压建立也就是几秒钟的事情

在一些比较浅显的发动机技术教材里,大多数都会有这么一句:发动机冷启动后由于机油未能及时送达发动机的各个运转部件,此时发动机会有较为严重之磨损。这句话的意思是,冷车状态下,机油不能马上润滑整台发动机的各个部件,这时候会干摩擦,要等一段时间才可以。

这么说其实也没错,但要知道,如今大部分职中或职高汽修教材,都编写于80年代末或90年代初,以当时负责编写这些教材的教授们能接触的发动机来看,普遍还处在80年代初或70年代技术,对于那个时代的发动机而言,机油泵喷射压力不足,油底壳设计也相对原始,确实存在冷启动后长达数十秒甚至一分多钟的干摩擦。

但对于现在的汽车来说,它们基本上全部标配了高压机油泵,这些机油泵有多厉害?它们能把机油直接喷射到接近4层楼的高度,这是70-80年代的技术难以想象的。换句话说,目前的车子,无论价格如何,在发动机启动完成的那一刻,短短几秒时间里,整个发动机就已经被完全润滑。甚至更加高档的车型,在你接通点火开关的那一刻,机油泵就已经完成了对整个发动机的润滑工作,根本不需要等到你点火那一刻。

从发动机冷机(所有机油全部回流到油底壳且呈静止状态)到机油覆盖全部运动部件,再到发动机油压建立完成,对于如今的车子来说也就是几秒钟的事。所以如果单纯从摩擦这方面来讲,理论上你可以直接点火就马上走,不会对发动机有任何损伤。

当然,有一个情况例外,对于气温在零下35度及以下,因为机油粘性增大流动性减缓的原因,油压建立可能需要几分钟,因此在-35度及以下的气温下露天停放的车,原地热车几分钟乃至10分钟是有必要的。

冷启动高转速是怎么回事?

这个问题值得深入探讨。首先说结论:冷机启动高怠速的根本目的,是为了给三元催化剂加温。现在在严苛排放标准下,单靠机内处理(发动机内处理)是难以满足国五甚至国六B排放需求的,原因很简单,内燃机这种东西,理论上是根本没有办法满足如此严苛的排放标准。

因此工程师们只能在排气系统上想办法,EGR(废气再循环)、加强的三元催化器,和应用在欧6柴油机上的尿素处理系统成了非常有效的办法。EGR本身需要废气量,而且对减排作用并不是太大,相对而言,三元催化器的作用更直接也更明显。

但如今排放标准下的三元催化器,需要更多,配比更精确的三元催化剂。这意味着三元催化剂的工作温度要求更加苛刻。因此如果说怠速高转速是为了让三元催化剂进入工作温度的话,如今的新车,怠速转速的变化更大程度上是为了让三元催化剂尽快进入工作温度的前提下,尽可能保持催化剂温度的稳定性。

因此我们可以看到,比较老的车子怠速基本上只有两-三档变化,冷启动的1000-1200转怠速(视温度高低而不同),再跌到950转,再跌到正常的800或750转。但对于现在的车来说,冷机转速是可变的。

克服负扭矩和扭矩模块

冷机状态下的发动机,即便油压建立完成了,如果马上开车的话你会发现发动机很容易熄火。这是由于在冷机状态下,发动机本身温度不足,发动机本身会产生较大的负扭矩。这种负扭矩特性是在每一种热机上都会存在的。汽车用的四冲程内燃机如此,飞机用的涡喷或涡扇发动机也是如此。解决办法也很简单,提高燃烧室温度即可。

对于飞机来说,解决办法比较简单,发动机启动到待机转速后直接加大喷油量,升高燃烧室温度,从而让涡轮前温度提高,压气机喘振就会改善,如果你有坐过飞机的话不妨仔细听听,飞机发动机刚启动到怠速后的声音,和在滑行阶段的声音相比,是有明显不同的,刚启动的怠速声音明显更粗糙。

而对于四冲程内燃机来说解决办法和飞机一样,通过加大喷油量就行。但飞机发动机这么做不会直接提高转速,因为燃气轮机这种东西本身对转速变化不敏感。但对于对转速变化极其敏感的活塞式内燃机来说,加大喷油量提高缸温(燃烧室温度也就是缸温了)的直接后果,就是发动机转速提高。

正因为如此,汽车发动机的ECU里会有一个叫扭矩模块的东西,它会计算冷启动后发动机的负扭矩,再控制喷油系统和节气门调整发动机怠速转速,在尽快加热燃烧室的同时,保证发动机的扭矩输出仍然在怠速状态。

但即便如此,本身设计老旧的四冲程内燃机在冷机启动-正常工作温度这个阶段,无论是排放表现还是热效率表现,都远远不及飞机的喷气式发动机,这也是发动机这种机械本身结构缺陷所致。

(文章视频图片来源于网络)

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