負荷率是一個在某特定發動機轉速下扭矩的百分比相對概念,它的嚴格定義是指同發動機轉速下,部分節氣門下發出的扭矩與節氣門全開時發出的最大扭矩之比值。
對于汽油機來講,一個通俗的表達為:某個發動機轉速下,部分節氣門開度下的進氣量與節氣門全開時的進氣量,也可以代表負荷率。原因在于汽油燃燒系統一般看作是空燃比為1的均質燃燒系統,其扭矩輸出模式為進氣充量調節。Toyota或Honda等日企更傾向于使用進氣量表達負荷率,而歐美更多采用扭矩表達負荷率。
節氣門開度與扭矩不呈線性關系,并不能準確表達負荷率的概念。但仍有部分公司在開發試驗中沿用這個概念,比如PSA及國內一些企業。
對于柴油機來講,其燃燒系統工作原理是質調,即在額定轉速以下,噴油量與扭矩輸出呈線性關系。因此某轉速下,部分油門開度下的噴油量與全油門時噴油量之比可以準確表達負荷率的概念。但有一個例外,如果轉速超出額定轉速,進入超轉速區域(如在高怠速時),噴入燃燒室的油全部用來克服發動機的摩律功,對外輸出扭矩為零。這個時刻,發動機就沒有負荷。
但在實際的發動機數據流中,我們常見的發動機負荷參數,在某些情況下,與我們上面所述的負荷概念有所不同,甚至目前出現了大家錯認為負荷概念是外界阻力的情況。一旦出現發動機負荷參數數值比較大的時候,就有技術人員用發動機負荷增大,即發動機運行阻力過大來形容此時發動機的工作狀態。這主要是由于很多技術人員對負荷概念認識不清所導致的。下面筆者簡單地對發動機負荷這一概念進行分析,以增加一線技術人員對發動機負荷這一數據參數的深刻認識。
在發動機負荷這一概念產生的初期,是用部分節氣門開度所產生的發動機扭矩與節氣門全開時發出的最大扭矩之比來進行定義的。在發動機研發階段用這個概念來進行定義應該是非常正確的。但用于實際運行一定時間后的發動機,尤其是帶有故障的發動機來說,則很容易讓我們產生迷惑,這主要是由于發動機負荷參數的數據值在較大值時,并不是有同樣大的發動機扭矩輸出,這與常規意義上的負荷的概念出現了差異。發動機負荷增大了,發動機的輸出功率、扭矩并沒有顯著增加,仍然與當時的發動機運行阻力相同。
比如當發動機在怠速出現1缸失火故障時,由于1缸工作不良導致發動機輸出扭矩下降,導致發動機出現轉速降低的情況。此時發動機ECM會啟動怠速轉速控制,通過開大節氣門,提高進氣量、噴油量來彌補1缸失火導致的輸出扭矩下降情況,從而起到怠速轉速穩定的作用。因此,從發動機負荷的角度看,發動機的負荷數值是增大的,但發動機本身的運轉阻力并沒有發生變化。
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