為何汽車不給油,只抬離合器車子也會走?內燃機為什麼需要怠速?

西門町拓海 2022/08/26 檢舉 我要評論

即便不踩油門,發動機也在旋轉,這對于內燃機而言就是怠速工況。怠速工況下發動機在旋轉、同樣輸出著扭矩,構成功率的兩個參數皆具備。根據功率=轉速*扭矩/9550,可以得出結論:處于怠速時的發動機,是有功率輸出的。雖然此時輸出功率并不高,但只要控制好離合器,還是可以完成起步,所以汽車不踩油門也能走。

實際上這就是內燃機與電機的差異,內燃機需要怠速,所以只要啟動機器后就必須保持一定的轉速旋轉,如此也是為了更好的驅動車輛完成起步。但電機則不同,電機不需要怠速,起步時只要有充足的電壓,即便是低轉速也能釋放出足夠的扭矩。但內燃機卻做不到,這可以理解成能源形式的不同,內燃機不僅在提供動力,關鍵它同時在完成能量的生產。

所以在環節上比通過動力電池包獲取能量的電機多了一個環節,電能可以通過離子的形式儲存在電池中,在電機轉動需要能量時可以隨時大量的取用。但維持內燃機運轉所需要的動能(可燃氣體燃燒膨脹)卻沒辦法儲存,所以內燃機就不能隨時隨地的直接拿來使用,而是需要先燃燒汽油再獲得能量維持轉動,所以內燃機離不開怠速。

不同的能量形式,決定了不同的使用方式

鄙人依稀的記得熱力學課本上有一章節叫與(簡體字打不出來),這章所描述的內容中有提到,能量不僅要分大小,更要區分品級(能量的檔次)。電能的生產過程已經由發電廠完成,儲存在電池包中的是離子形態的電能,所以我們可以說電能在品級上要高于熱能。因為損耗在發電廠生產電能的過程中已經完成,所以電能要比熱能更加的純粹。

這也是當今電機效率普遍達到90%以上的原因,因為新能源汽車動力電池包中所蘊含的能量只有使用而沒有生產過程,所以不存在生產中的損耗。但內燃機則不同,內燃機的能量源于燃油的燃燒。汽車的油箱當然可以儲存很多燃油,但問題是這時的燃油還不能稱之為能量,它僅僅是能轉換成能量的原材料。內燃機想獲得能量,就必須要轉、要完成四個壓縮、做功等沖程。

而這個能量生產(轉換)的過程就伴隨著大量的熱損耗,所以內燃機無論如何掙扎,熱效率也不可能大幅度地提高。因為內燃機在制生產能量的過程中損耗得太多,但電池包沒有生產制造的過程。所以內燃機要驅動車輛起步要先完成兩個過程,先生產能量、再使用能量。而電機驅動車輛,只需要一個過程,那就是直接從電池包內獲取能量,因為充足的能量已經儲存在電池內,所以電機對怠速幾乎無需求。

內燃機為什麼一定要有怠速

說到底還是能量形式的問題,電機有電池包為它儲存了現成的能量,但汽車油箱中未經燃燒的燃油卻不能提供任何能量。所以電機轉速為0,不代表沒能量;而內燃機轉速為0時=0能量,沒辦法提供任何能量,這樣一來如何完成起步?開會手動擋車型的朋友都知道,平道掛一檔點火發動機,發動機100%會熄火。為啥?因為發動機沒辦法克服車子自重完成起步,被憋熄火。

所以內燃機就需要在車子起步前實現一個怠速的過程,這個怠速過程就是發動機以最低油耗并保持發動機穩定運行的過程。這個過程可以看作是能量預先的生產、儲存的實際過程,發動機怠速旋轉具備一定的能量,并帶動飛輪旋轉實現了部分能量的儲存。之后在變速器與發動機的接合過程中,通過半聯動階段的邊轉邊滑,緩慢地將發動機扭矩傳遞到驅動橋,從而完成起步,這就是內燃機需要怠速的原因。

所以內燃機汽車即便不踩油門,也是具備動力的,因為發動機有怠速過程。雖然怠速過程中的轉速、進氣量都很低,但畢竟在轉在輸出扭矩,那麼根據功率=扭矩*轉速/9550的標準公式可以得出結論,怠速工況下的發動機是存在功率輸出的,既然有功率在不斷輸出,那麼能讓車輛行駛難道不正常麼?內燃機與電機不同,內燃機想獲得能量就必須運轉,而電機的能量儲存在電池包中,所以電動汽車則不需要怠速過程,也就是不給油時電機絕對不轉。


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