為什么柴油發(fā)動機比汽油的更有勁兒
為什么同一個時代,比如2010年,(大部分)汽油機還是自然吸氣,而柴油機都是渦輪增壓?很簡單,就是因為同樣是自然吸氣的柴油機的動力輸出其實比汽油機弱!我相信這是對很多人的一個很大的顛覆的認知,但卻是事實。如果2.0升排量的高級汽油自吸發(fā)動機最高能輸出200NM,那么自吸柴油發(fā)動機其實是160-170NM。考慮到柴油機因為燃燒方式(因為壓縮燃燒在相同進氣壓力下峰值壓力更高)必須做得比汽油機更強,這就導(dǎo)致柴油機的比功率(單位質(zhì)量能輸出多少扭矩/功率)非常低,自然導(dǎo)致柴油機比汽油機更迫切需要使用渦輪增壓技術(shù)來彌補動力的不足!其實基本上從90年代末到2000年初,歐洲所有的柴油車都是渦輪增壓,這個事件(全渦輪增壓)從2010年開始在全球范圍內(nèi)對汽油機發(fā)生。
所以消費者表面上看柴油機比汽油機強是沒問題的,但這很正常!因為對比的柴油發(fā)動機都是增壓的!柴油發(fā)動機較早大面積增壓,正是因為它在同等條件下(自吸)的輸出扭矩低(考慮到它在同等排量下更重,比扭矩(單位質(zhì)量輸出扭矩)更低)。所以,事實可能和你看到的表面現(xiàn)象正好相反。
那么最后,最重要的問題來了。為什么同等條件下柴油機的輸出扭矩比汽油機低?
回顧我之前《發(fā)動機輸出最大扭矩時的轉(zhuǎn)速為什么會出現(xiàn)一個范圍?而有的則是一個定值?》的說法,發(fā)動機在一定轉(zhuǎn)速下的輸出功率是發(fā)動機進氣量乘以單位進氣量的噴油量再乘以發(fā)動機的熱轉(zhuǎn)換效率。顯然,就進氣量而言,滿負荷自吸的汽油機和柴油機并沒有太大區(qū)別。眾所周知,柴油機的效率很高。一般現(xiàn)代柴油機最大效率能達到40-41%,而汽油機只有36-37%(不算阿特金森或EGR,也不算豐田2.5自吸的41%,但這41%也不在最大負荷工況)。所以理論上柴油機的扭矩應(yīng)該比汽油機大10%左右。問題在于單位進氣量的噴油量,這也是由于燃燒方式的限制(柴油機擴散燃燒vs .汽油機火焰?zhèn)鞑?。柴油機比汽油機每單位空氣少噴射25%的燃油,導(dǎo)致相同排量的柴油機最終最大扭矩比汽油機低15%左右。如果2.0升汽油機的最大扭矩是200NM,相差15%正好是170NM。
說了這么多,希望大家基本都明白柴油機的扭矩是大是小。下期繼續(xù)講后兩個問題。為什么柴油機的效率比汽油機高?真的是因為壓縮比高嗎?還有為什么柴油機最高轉(zhuǎn)速比汽油機低?(這就造成了同樣排量的柴油機馬力比汽油機小)
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