开车时想要加速,我们都知道加油,也就是踩油门。而实际上,踩的这个油门并不是直接控制喷油量多少的,它控制的是节气门开度,也就是控制进气量多少的。虽然名字叫油门,大家以为是控制喷油数量的,其实控制的是进气量。踩油门深,节气门打开的就多,进气量就增多。
而喷油量是由电脑控制的,它通过节气门打开量,计算出进气量多少,再根据当时的工况,计算出应该喷多少汽油,再控制喷油嘴开启喷油。想要喷油多,就多喷一会儿,增加时长,想要喷的少,就少喷一会儿,减少时长。那么为什么要这么设计呢?会不会太麻烦了?如果油门直接控制喷油量,会有什么问题吗?
其实这是由于汽油非常容易挥发的特性,以及发动机工作原理所决定的,必须控制进气量。这里就要提到一个概念,叫做空燃比。空燃比就是进入发动机的空气与汽油之间的质量比,我们都知道,汽油燃烧需要有氧气的支持,不然它是不会燃烧的。也就是说,气缸内必须有空气也有汽油,经过混合后点燃再燃烧。
那么空气和汽油的数量就决定了空燃比的不同,最佳空燃比是14.7:1,如果进入14.7克空气,喷入1克汽油,刚好可以完全燃烧,汽油烧完了,氧气也用完了,二者比例刚刚好。这样能充分利用汽油的能量,减少浪费,也减少有害气体的排放。
发动机电脑先收集节气门开度,再通过各种传感器,计算出进气量,按照比例,喷入汽油。这种控制方式更容易实现最佳空燃比,可以做到非常精准,让发动机时刻保持在最佳空燃比附近,让汽油完全燃烧,降低排放。
同时也可以应对各种不同的工况,比如突然加速,正在爬一个很大的坡。可以根据当时的工况,去实时调整喷油量,实现动力的精准释放。比如在加速的时候,会多喷一些汽油,让汽油浓度高一些,虽然不能完全燃烧,但更容易爆发出强大的动力,有助于满足目前的运行工况。
如果说让油门直接控制喷油量,电脑去控制进气量,由于喷油时间短,进气时间长,还要去调节,那么进气必然会有延迟,甚至发动机无法正常工作。比如我已经喷油了,之后才开始计算进气量,开始进气,那么汽油的雾化效果一定会很差,无法与空气混合均匀,无法正常燃烧。如果像柴油车一样,始终保持进气最大化,油门直接控制喷油量,那么在低速的时候,会因为喷油量太少,空气太多而使混合气浓度过稀,导致无法正常燃烧。
而如果控制进气量,是空气在等汽油,空气先进入气缸压缩,最后需要燃烧的时候再喷入汽油,这就是直喷车。就算是歧管喷射,也是先进来空气,然后在进气门处喷出相应的汽油,一起进入气缸。就连以前的化油器车,油门也是控制进气量的,进气量大,从化油器吸出来的汽油就多,二者一块儿被吸入气缸。
所以说,发动机的设计以及汽油的燃烧特性,需要挥发与空气混合均匀才能燃烧,只能去控制进气量,控制喷油量根本无法实现,无法正常燃烧,更不用说跟随工况去实时调节了。现在的汽车都追求高性能,低油耗和低排放,就需要更加精准和精细的控制系统。通过很多传感器,比如节气门位置传感器,空气流量计,发动机转速,水温等等,电脑可以根据这些数据,实现非常精确的喷油,让发动机在消耗相同汽油的前提下,发挥出最大动力,且排放还要达标。