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原地热车合理性解析:参考「冷启动转速升高」现象

#老司机聊汽车知识#

问题:

汽车是否需要原地热车?解析此问题不需要依靠经验判断,需要思考的问题也不是热车本身,而是为什么冷启动发动机时的怠速转速会升高,以及瞬间的启动转速可以飙升至接近2000rpm!找到这两个问题的答案,想要说服自己继续原地热车就只有一个主观的理由了。

01启动系统·润滑形成

很多汽车用户认为原地热车是为了「缓慢形成润滑」,以克服所谓的“80%的磨损都出在冷启动阶段”的问题;这种说法本身没错,但是描述得非常不清晰——80%的磨损,都出在以电动机带动内燃机启动的瞬间(2秒左右)。

燃油汽车的启动系统核心是【启动电机】,用钥匙控制启动开关或一键启动系统的按键,实际只是控制电瓶为启动电路供电的开关而已;在通电后的瞬间电瓶会以最大的电流输出到电机,电机瞬间形成最大扭矩并拉升转速,并将小齿轮推动到与内燃机的飞轮圈齿结合,从而带动其运转。

图1:曲轴飞轮和起动电机结构

图2:启动系统结构

重点:启动发动机的过程中,电机往往只会把内燃机的(曲轴)转速拉升至600rpm左右,此时内燃机开始点火做功,依靠自身产生动力将转速瞬间拉升到接近2000转,为什么要让启动转速瞬间达到如此高的标准呢?

目的在于减少磨损!虽然启动之前没有润滑,但是启动过程是在形成润滑;因为电动机带动的是飞轮运转,飞轮连接的是发动机的曲轴,而曲轴还会连接内燃机的「机油泵」!也就是说只要曲轴开始转,油泵就会从油底壳里抽油,转速越高抽油并给机油增压、送至油道形成有效润滑的速度就会越快。

那么启动完成后发动机“噌的一声”把转速拉高,这一瞬间的压力是不是就能快速形成润滑了呢?答案就是这样了,涵盖电机启动内燃机的过程,实际只需要几秒钟就能通过油泵,将机油送至各条油道实现对气门、活塞、曲轴等等结构的润滑——瞎担心什么呢。

02怠速转速·加速热车

假设所谓的“80%磨损”都出在热机过程中,那么所有将怠速转速主动升高的车辆,难道都是工程师们傻了吗?很显然这是错误的理解,转速的主动升高再次说明了是否需要“原地润滑”,这种想象只是门外汉的猜想而已!——只要机油的低温粘度的温度标准不低于环境温度,形成润滑都会非常快。

所谓的机油低温粘度指「0/5/10W」等参数,用数字加上(负)﹣35,得出的数值就是机油的凝固点;比如0W可以低至零下35度凝固,零下30度左右都是没有任何问题的。

(实际使用的机油低温粘度标准,一般都有超过最低温度≤10℃的冗余)

为什么要主动提升转速呢?原因在于内燃机需要快速加热机体与防冻冷却液的温度,达到100℃左右才能实现最佳的热效率和动力。因为低温物体会吸收高温物体的热能,燃烧过程中产生的热能是需要转化为动力的,但是在热车状态下也还是会因冷却液、进排气、机构运动等因素而损耗平均超过60%的热能。

那么在低温冷启动阶段,机体与防冻液与理想运行温度有如此大的温差,热能是不是会被以更大的比例吸收呢?答案是肯定的,被吸收的热能中的相当部分会是本该转化为动力的热能,这就会让发动机的扭矩明显下降。

问题:扭矩×转速÷9549=功率,发动机输出的功率越高,则加速能力越强且车速越高;扭矩和转速是相乘的关系,扭矩因冷却而下降则动力必然下滑,想要提升动力就要拉升转速,而高转速等于高油耗。

所以与其以低怠速转速缓慢的升温,不如主动提升转速,以相对高的油耗加快热车;两种方式是高转热车的效率更高,也就是会更加节油,结果也才有了这种怠速升转的设定。而想要省油的驾驶车辆,最佳方式就是以更高的转速热车——方式为启动后随即正常驾驶,平均2000rpm左右的行驶转速会在单位时间内产生更高的热能,热车速度当热会提升。

这就是怠速升转的原因,除了因环境温度过低,车内太冷而无法正常驾驶以外,其他环境中都没有原地热车的理由。

易车号作者提供

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