为什么汽车踩油门时发动机转速增加?原理是什么?:油门准确定义:节气门或风门。汉字之博大精深总会在特殊的领域对特殊的事物出现不同的定义,其中有一些以经验
汉字之博大精深总会在特殊的领域对特殊的事物出现不同的定义,其中有一些以经验和理所当然的普遍理解,去通俗定义的通俗理解可能会与专业领域的认知存在冲突,比如油门。
汽车的三个版本分别离合器、刹车、油门,其中油门踏板的特点是踩的越深油耗越高动力越强,因为有这种状态和关系所以大部人普遍认为油门控制的是喷油量,然而这是知其然不知其所以然。
控制发动机喷油量的两大因素分别为排量和燃烧后排气中的氧含量,其中排量指发动机进气或排气空气的流体体积总和,可理解为气体总体积或容积。
而机动车发动机燃的烧是燃油,燃油燃烧的本质是燃油烃类物质(烷烃、烯烃、芳烃等)与空气中氧气的高温化学反应,空气中的氧气比例约为20.9%,这些氧气能与多大量的燃油发生反应是有固定比例的(14.7:1);那么也就是说进入多少空气则应该喷射的燃油量是固定的,而且氧传感器通过燃烧后废气中氧含量的比例还可以对空燃比是否合理、空燃是否充分进行验证分析,以分析数据校正喷油量。
以这种模式决定喷油量可以非常精确,但反之以“油传感器”对排气中未为充分燃烧的燃油进行采集分析,其技术难度和成本要大得多;于是喷油量的控制以发动机进气量和排气氧含量校正是最理想的方式,那么所谓的油门去直接控制喷油量则不可取,用油门控制进气量、以进气量控制喷油量才是合理的流程。
所以所谓的油门实际控制的就是气门(节气门),该部件位于发动机进气系统中的最后一环,通过翻板的旋转实现不同的开合角度,也就是闪出大小不一的缝隙以实现不同的进气量;控制翻板是通过油门的深度与节气门的开度匹配,油门踩的越深翻板旋转角度越大,则缝隙越大进气量越大,最终实现喷油量越大。
而发动机的进气量和喷油量同步增加之后,燃烧后产生的热能总量也会大大增加;所谓热能本质为分子剧烈无规则运动产生的动能(推动力),那么加大油门等于增加空气燃料总量,同时等于产生的动能总量增加,也就是大动力大扭矩。
大扭矩可以以更强的力量以更短的时间内推动发动机活塞运转,活塞带动连杆、连杆带动曲轴、曲轴带动其他气缸的连杆活塞实现同速运转,这是发动机的运转结构特点;可以把活塞理解为自行车的脚蹬子、连杆还是连杆、曲轴是牙盘,大进气量等于大动力等于猛蹬,猛蹬后牙盘转速是不是会升高呢?
牙盘转速=发动机转速
解释完毕,其实这是个很好理解的原理,简单总结为:气决定油、气&油决定力、力决定速,就是这样喽。
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踩油门发动机转速提升这是日常经验,但是其中的原理可能很多人并不明白。今天咱们就来说说这问题。
发动机运行时输出动力,同时会受到阻力,阻力一方面来自自身的摩擦等损耗,另一方面来自驱动车辆。发动机输出动力和阻力有如下三种关系:
输出动力=阻力,发动机转速稳定;
输出动力>阻力,发动机转速上升;
输出动力<阻力,发动机转速下降;
所以严格来说应该是踩油门时发动机输出动力大于阻力的话转速才会上升。
接下来就是今天要讨论的重点:为什么踩油门发动机的动力会上升。我们分几步一点点来说。
发动机在压缩冲程活塞把空气或者空气与燃料的混合气剧烈压缩,这时候气缸内压力很大,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,活塞再通过曲轴连杆把这个推力转化成发动机的输出动力。
由此可见想要提高发动机的动力就需要让气缸内多充点气,这样压缩冲程气缸里压力更高,反作用力也越大。其次就是要多喷点油,油越多混合气燃烧膨胀力越大。
总的来说就是想提高发动机动力就要多进气、多喷油。
但是汽油机和柴油机燃烧过程有区别,所以其油门控制原理也不同,下面我们就分别说说这两种发动机的油门控制方法。
汽油机是用油门控制进气量,再根据进气量计算喷油量的。
发动机进气道上有个装置叫做节气门,它相当于一个阀门,由于节气门位于气缸进气的必经之路上,所以节气门开度大小直接影响着气缸能吸进多少空气。
这个图就可以很直观地看出来其结构,发动机工作时空气被空滤过滤后先经过空气流量计,空气流量计会计算出进气量。然后气流经过节气门,在这里能通过多少气完全由节气门说了算,节气门开度大点通过的空气就多点,节气门开度小一点通过的空气就少一点。
空气流量计已经测量到进气量了,然后ECU就可以根据汽油的空燃比和进气量计算出喷油量,并控制喷油嘴喷射,然后火花塞点火引燃混合气,发动机就输出动力了。
而节气门的开度由油门踏板决定,你油门踩越多节气门开度越大,进入气缸的空气越多,喷油就越多,发动机的动力就越大。比如上图是怠速时的节气门开度,只有一条缝,这时候进气量最少,所以发动机输出动力最低。
当我们把油门踏板踩到底后节气门完全打开,这时候气缸进气量最大,发动机输出动力最强,我们说的最大扭矩就是在节气门完全打开的情况下产生的。
柴油机靠压缩空气产生的高温引燃柴油,因此柴油机进气道上没有节流装置,进气量永远最大。因为一旦限制柴油机进气量的话如果进气太少那么压缩冲程末端气缸里温度上不去,柴油无法燃烧。所以柴油机每次吸气都是当前状态下的最大进气量。
而油门踏板控制喷油量,油门踩得轻喷油少,输出动力少。油门踩得重喷油多,输出动力就更多。柴油机猛踩油门时容易冒黑烟就是因为瞬间喷油太多导致燃烧不充分。
因为柴油机没有汽油机那样的节气门,所以吸气时阻力很低,泵气损失比汽油机少。而且柴油机喷油量受进气量的影响比较小,低负荷时可以喷很少的油维持发动机运转,所以柴油机效率更高。
这和燃烧方式有关。汽油机是靠火花塞引燃混合气的,进气量和喷油量必须配比合适,这样混合气浓度恰当,容易被火花塞点燃。如果汽油机拆掉节气门的话就只能高速运转了,因为低速时喷油量少,而进气量大,混合气太稀,火花塞点不着,发动机就无法正常工作。
而柴油机是靠高温引燃柴油的,喷油时燃烧室里到处都是高温,哪怕喷进去一滴油也能立马自燃,所以柴油机可以实现“空气多油特少”的富氧燃烧。
汽油机中的“稀薄燃烧”技术其实就是利用特殊设计过造型的燃烧室和活塞把汽油蒸气尽量汇聚在火花塞周围,这样火花塞周围混合气浓度合适,火花塞可以引燃。而燃烧室内其他地方混合气稀薄,可以实现空气过量情况下正常燃烧,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样控制,你看明白了吗?
你踩的准确来讲应该是风门,现代汽车几乎都是电喷,也就是根据气门开度、进气流量、进气压力配合氧传感器闭环回路由ecu来决定喷多少油合适,氧气越多燃料越多能量越高,转速和功率自然就越高了。
至有内燃机以来,传统汽油机改变节气门道面积即改变单位时间空气流量,流经化油器空气流速及吸入的燃油混合比浓度和进入气缸的充气系数都将改变,从而就会改变燃烧爆发压力,因此就改变了活塞作功速度,速度大小就决定了曲柄转速的高低。进入电控时代后控制原理同然,只是燃油控制系统改为电子控制时根据空气流速或空气质量决定喷油量多少,同理还是改变燃烧爆发压力大小去改变发动机曲轴转速。这就是俗称“油门”。
柴油机的“油门”作用与汽油机就不一样,传统大泵机是改变调速器预压力而改变调速器起作用时间的早晚及转速的高低(实质最终结果就是改变喷油量多少,燃烧压力的大小去改变活塞速度及曲柄转速)。电控柴油机说简单点就是给个供油量大小的信号经由电脑给出个喷油脉宽电信号控制喷油时间长短,与传统大泵机控制调速器起作用时间早晚同理。
油门踩得越深、每次喷油嘴的喷油量就越大,同样体积内燃料越多、其爆燃的力量也就越大,结果是发动机转速就会提高。
发动机的油门就是发电机供油控制的专门装置,它是根据操作者的控制来改变供油量的大小,而油量的多少就关系到发动机动力输出的大小,发动机每次的爆燃,都产生巨大的能量,而其能量又与每次喷油的大小有关,油量在单位时间里供得越多,产生的能量就越大,发动机的转速就越高.
汽车发动机的油门,一般是靠踏板来控制的,也称加速踏板,是车用发动机控制供油的装置。油门踩得越深,供油量增加(各种车型控制技巧不同),使进入汽缸内的混合气的量及浓度增加,这样可燃混合气燃烧放热也会增加,致使气体对活塞做功增加,结果是使发动机转速增加,发动机转速增加后,通过提高档位挡,车速就提高了。
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