電控柴油機(jī)節(jié)氣門的作用是什么
【太平洋汽車】電控柴油機(jī)節(jié)氣門的作用是通過節(jié)氣門位置傳感器,根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)所需能量,控制節(jié)氣門的開啟角度,從而調(diào)節(jié)進(jìn)氣量的大小,能根據(jù)駕駛?cè)说男枨笠约罢嚫鞣N行駛狀況確定節(jié)氣門的開度,確保車輛的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性,并具有牽引力控制、巡航控制等控制功能,以提高駕駛安全性。
這實(shí)際上是汽油機(jī)與柴油機(jī)在工況調(diào)節(jié)方式中的一個(gè)最重要的區(qū)別:汽油機(jī)是量調(diào)節(jié),柴油機(jī)是質(zhì)調(diào)節(jié)。
所謂“量調(diào)節(jié)”,即利用節(jié)氣門開度控制進(jìn)入氣缸的可燃混合氣量,從而改變發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大小。而“質(zhì)調(diào)節(jié)”則是指通過調(diào)整噴油量改變發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷,也就是柴油機(jī)所使用的調(diào)節(jié)方式。
題主的問題,我理解是等同于問“汽油機(jī)可不可以質(zhì)調(diào)節(jié)”,這個(gè)問題不是個(gè)廢問題,相反,反而是內(nèi)燃機(jī)控制,特別是汽油機(jī)電控研究中一個(gè)挺有意思的研究方向。
我這里給不出一個(gè)明確的答案,只能先談一談我對(duì)于為什么汽油機(jī)當(dāng)前只能是量調(diào)節(jié)方式的理解。汽油機(jī)與柴油機(jī)調(diào)節(jié)方式的巨大差異,本質(zhì)上來源于汽油與柴油在理化性質(zhì)上的差別。內(nèi)燃機(jī)是讓燃料在燃燒室內(nèi)燃燒,進(jìn)而將工質(zhì)的熱力學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置,內(nèi)燃機(jī)的核心問題就是燃料的燃燒問題。
需要注意,液體燃料不燃燒,燃燒過程發(fā)生在氣相工質(zhì)中,也就是說,無論是汽油還是柴油,發(fā)生燃燒的一定是蒸發(fā)后的氣態(tài)燃油,著火區(qū)域一定發(fā)生了氣態(tài)燃油與氧氣的混合。
汽油為短鏈烴類,碳原子數(shù)一般在5到12之間,自燃溫度較高,難自燃,但易于點(diǎn)燃,所以汽油機(jī)會(huì)采用火花塞點(diǎn)火方式引燃,燃燒起始時(shí)刻可控;揮發(fā)性強(qiáng),易于與空氣形成均質(zhì)混合氣,可以較精確地令缸內(nèi)混合氣實(shí)現(xiàn)化學(xué)計(jì)量空燃比混合,燃料燃燒更充分。但對(duì)于點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī),存在一個(gè)“著火界限”的問題:無論混合氣過濃或過稀,都會(huì)導(dǎo)致電火花放電之后,缸內(nèi)并不能形成火焰中心,進(jìn)而導(dǎo)致火焰熄滅。對(duì)于汽油,濃限為0.5,稀限為1.3(此數(shù)值計(jì)算方法與過量空氣系數(shù)計(jì)算相同)。因?yàn)槠蜋C(jī)空燃比基本固定,所以調(diào)節(jié)進(jìn)氣量就是調(diào)節(jié)噴油量,也就是所謂“量調(diào)節(jié)”了。
柴油碳鏈長,自燃溫度低,易自燃,不易點(diǎn)燃,所以柴油機(jī)采用壓燃方式;黏度高,不易揮發(fā),難于與空氣均質(zhì)混合,在氣缸內(nèi)的燃燒過程實(shí)質(zhì)上是“邊蒸發(fā)、邊混合、邊燃燒”,對(duì)于柴油機(jī)而言,燃燒室內(nèi)混合氣分布非常不均勻,霧注內(nèi)始終過濃,因此,柴油機(jī)需要大量吸入新鮮空氣,令缸內(nèi)總的空燃比大于理論空燃比,以盡可能使缸內(nèi)燃油能得到充足的氧氣維持燃燒。由此可見,柴油機(jī)的工況調(diào)節(jié)完全依賴于缸內(nèi)噴油量的多少,而對(duì)于進(jìn)氣量則不做控制,因?yàn)楦變?nèi)空氣量總是富余的。
此外,汽油機(jī)空燃比之所以固定,還有另一個(gè)原因:三元催化。三元催化器正常工作的前提是過量空氣系數(shù)要等于1,這樣才能保證催化效率。
所以,汽油機(jī)采用量調(diào)節(jié)的原因,就是汽油性質(zhì)、燃燒方式以及排氣后處理要求鎖住了空燃比,如果能突破這些限制,汽油機(jī)質(zhì)調(diào)節(jié)或許也不是不可能實(shí)現(xiàn)吧。
(圖/文/攝:太平洋汽車 問答叫獸)
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