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柴油机怠速机油压力增压器最低吗

内燃机「怠速」运转时机油压力最低-增压器不运转

说明:关于燃油动力汽车(汽柴油机两类型)的怠速与冷启动,相关问题均可以以「机油压力」和增压器「介入/峰值」的知识解读。首先来分析一下润滑系统的运行原理,尝试缕清冷启动是否需要原地热车,以及不同转速区间机油如何“匹配润滑需求”。

 


机油泵-动力源

  • 曲轴箱
  • 曲轴
  • 油泵

内燃式发动机的机油贮存在「曲轴箱」里,箱体的下半部分是所谓的“油底壳”。机油泵抽取机油自然不能远离曲轴箱,然而在曲轴箱又无法利用电机驱动油泵;那么机油泵就只能以曲轴带动运转了,看似这是一种无奈的设计,然而实际非常合理,为什么这么说呢?

 


  • 「转速与油压匹配」

转速的概念指曲轴每分钟旋转的速度,与曲轴连接的是连杆与活塞,活塞在气缸内「上下往复运转」。在运动的过程中必然会产生磨损,即使有机油的润滑也只是能“延缓”而不是克服。而且随着转速的提升磨损程度还会加重,因为转速升高会加大喷油量,在更短的时间内燃烧更多燃油会产生强度更大的振动,活塞在振动的影响下就会加大磨损!——此时需要更充足的润滑。

 

假设用电控系统采集转速信息,在利用电动机调整油泵功率进行匹配;这一过程不仅会有延迟而且会不够精准。而通过曲轴带动机油泵运转,曲轴转速的加快就是油压的同步升高,这种方式则不会有延迟且会更加精准的控制油压。那么「冷启动」时需要“原地热车”吗?答案很显然是否定的,因为启动瞬间通过「起动电机」即可将曲轴转速拉至“600rpm”左右,足够高的转速可以在几秒钟内形成有效润滑,原地等待没有任何意义。

 


涡轮增压-动力源

  • 废气涡轮增压-尾气

主力的汽柴油机均采用「废气增压」技术,其概念是通过内燃式热机运行过程中,其必然会产生的高压力排气作为「驱动力」。从排气歧管引出管路吹动增压器涡轮运转,实现对空气的压缩以提升进气氧浓度(达到富氧燃烧提升扭矩的目的)。运行原理参考下图。

 

知识点1:涡轮增压器的驱动力来自排气,内燃机的转速越高则排气压力越大,同时增压器的「压缩空气」能力就会越强。所以Turbo发动机的转速越高扭矩就会越大,只不过排气压力普遍在“1500rpm”的转速节点就能让增压器涡轮达到最高转速,也就是达到最强压缩的水平;后续从1500~4000rpm(假设)可以维持这一标准,这就是涡轮增压发动机动力强的原因,自然吸气发动机完全依靠提升喷油量实现最大扭矩,提升喷油量的方式为提升转速,所以这种机器的大扭矩是以高油耗为基础。

 

知识点2:内燃机「怠速」概念是以最低喷油量与进气量实现机体的“自运转”(不熄火),此时对于动力的强弱是没有需求的。所以即使增压技术可以提升扭矩,但是也没有必要在怠速时增压,毕竟高温火焰对机器的冷却系统会带来运行负荷。于是涡轮增压发动机在怠速时被调校为「不运转」,长时间怠速停车也不用担心增压器会如何。这就是燃油动力汽车发动机(内燃机)的概念,供参考。

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