從表面現(xiàn)象看,目前同等排量的柴油發(fā)動機扭矩都是比汽油機大的。比如2.0升排量的自然吸氣汽油發(fā)動機,最大扭矩也就200NM,但是目前主流的歐洲乘用車上使用的2.0升渦輪增壓高壓共軌柴油發(fā)動機,最大扭矩在350-400NM是非常正常的,基本上比汽油機大了一倍。然鵝,事實真的是這樣嗎?這里很多人忽略了一個極其重要的客觀事實,那就是目前大家做比較的柴油發(fā)動機都是渦輪增壓的,而被比較的汽油發(fā)動機都是自吸的,這正好揭示了一個極其重要的事情。。。
為什么在相同時代,比如2010年,(多數(shù))汽油機還是自然吸氣的,而柴油清一色都是渦輪增壓?很簡單,就是因為同樣是自然吸氣的柴油發(fā)動機的動力輸出其實比汽油發(fā)動機弱!我相信這點是非常顛覆很多人認知的,然鵝這就是事實。如果說排量2.0升的先進汽油自吸發(fā)動機能輸出最大200NM,那么自吸的柴油機其實也就在160-170NM。考慮到因為燃燒方式導(dǎo)致的柴油發(fā)動機必須比汽油發(fā)動機造得更結(jié)實(因為壓燃所以同等進氣壓力下peak壓強更高),這就導(dǎo)致柴油機的比動力(單位質(zhì)量可以輸出多少扭矩/功率)非常低,這就自然導(dǎo)致了在越來越追求性能的時代,柴油發(fā)動機比汽油機有更急迫地使用渦輪增壓技術(shù)來彌補動力不足的需求!事實上,基本上90年代末,2000年初,歐洲所有的柴油車就都是渦輪增壓的了,而這件事情(全部渦輪增壓化),對于汽油機是從2010年開始在全球范圍開始發(fā)生的。
所以,消費者從表面現(xiàn)象看到的柴油機比汽油機有勁兒是沒問題的,但是,這是正常的!因為所比較的柴油機都是增壓了的!而柴油機更早地被大面積增壓,正是因為它在同等條件下(自吸)輸出的扭矩低(考慮到同等排量下它更重,那么比扭矩(單位質(zhì)量輸出的扭矩)就是更更低的),所以,事實可能和大家看到的表面現(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發(fā)動機輸出的扭矩會比汽油機低?
回顧一下我之前一個講《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?》,某個轉(zhuǎn)速下發(fā)動機輸出的動力就是發(fā)動機進氣量乘以單位進氣量的噴油再乘以發(fā)動機熱工轉(zhuǎn)化的效率。顯然就進氣量而言,都是自吸的汽油和柴油發(fā)動機在全負荷下是沒有什么太大區(qū)別的。對于后兩者,大家都知道的是,柴油發(fā)動機的效率高,一般現(xiàn)代柴油機最大效率能做到40-41%,而汽油機只有36-37%(不算阿特金森不算EGR不然豐田2.5自吸的41%但這個41%也不在最大負荷工況),所以理論上來說,柴油發(fā)動機的扭矩應(yīng)該比汽油機大10%左右。問題出在單位進氣量下的噴油量,同樣還是因為燃燒方式的限制(柴油機擴散燃燒vs.汽油機火焰?zhèn)鞑ィ,柴油機單位空氣要比汽油機要少噴25%的油,這就導(dǎo)致最終同等排量的柴油機最大扭矩比汽油機低15%左右,如果2.0升的汽油機最大扭矩是200NM,差15%柴油機正好是170NM。
說了這么多,希望大家基本明白了柴油機扭矩到底是大還是小這件事兒,下一期我們繼續(xù)講后面兩個問題,為什么柴油機的效率比汽油機高?真的是因為壓縮比高嗎?以及柴油發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)速為什么要比汽油機低?(這導(dǎo)致了同排量柴油發(fā)動機的馬力比汽油機更小)
為什么柴油發(fā)動機比汽油的更有勁兒
中國民間總是流傳著各種柴油發(fā)動機的傳說,不管是出色的燃油經(jīng)濟性還是中低轉(zhuǎn)速下強大的扭矩輸出,都讓使用過這種發(fā)動機的人深深地被它的魅力折服。不過由于柴油在中國屬于戰(zhàn)略資源,再加上一些歷史原因,使得中國的多數(shù)乘用車消費者并無緣這種發(fā)動機。但這并不妨礙柴油機在茶余飯后給我們提供充裕的談資,接下來兩篇文章,我會來簡單但系統(tǒng)地梳理一下關(guān)于柴油機的一些“真相”。、非常有意思地是,不管你相信與否,中國互聯(lián)網(wǎng)社會上關(guān)于柴油機的主流論調(diào)全部都是錯的。這些論調(diào)主要包括,第一,柴油機的扭矩大(比汽油的有勁兒)。第二,柴油機省油是因為壓縮比高。第三,柴油機馬力小是因為發(fā)動機更重,所以轉(zhuǎn)速低。這期,我們來講第一個問題,柴油機的扭矩真的比汽油機大嗎?然后在下一篇來講講后兩者。文中介紹的關(guān)于挑選二手車的技巧源于編輯的經(jīng)驗分享,購買二手車有風(fēng)險,我們不保證用文中講到的內(nèi)容挑選車輛就可以萬無一失,以下內(nèi)容僅供參考。
從表面現(xiàn)象看,目前同等排量的柴油發(fā)動機扭矩都是比汽油機大的。比如2.0升排量的自然吸氣汽油發(fā)動機,最大扭矩也就200NM,但是目前主流的歐洲乘用車上使用的2.0升渦輪增壓高壓共軌柴油發(fā)動機,最大扭矩在350-400NM是非常正常的,基本上比汽油機大了一倍。然鵝,事實真的是這樣嗎?這里很多人忽略了一個極其重要的客觀事實,那就是目前大家做比較的柴油發(fā)動機都是渦輪增壓的,而被比較的汽油發(fā)動機都是自吸的,這正好揭示了一個極其重要的事情。。。
為什么在相同時代,比如2010年,(多數(shù))汽油機還是自然吸氣的,而柴油清一色都是渦輪增壓?很簡單,就是因為同樣是自然吸氣的柴油發(fā)動機的動力輸出其實比汽油發(fā)動機弱!我相信這點是非常顛覆很多人認知的,然鵝這就是事實。如果說排量2.0升的先進汽油自吸發(fā)動機能輸出最大200NM,那么自吸的柴油機其實也就在160-170NM。考慮到因為燃燒方式導(dǎo)致的柴油發(fā)動機必須比汽油發(fā)動機造得更結(jié)實(因為壓燃所以同等進氣壓力下peak壓強更高),這就導(dǎo)致柴油機的比動力(單位質(zhì)量可以輸出多少扭矩/功率)非常低,這就自然導(dǎo)致了在越來越追求性能的時代,柴油發(fā)動機比汽油機有更急迫地使用渦輪增壓技術(shù)來彌補動力不足的需求!事實上,基本上90年代末,2000年初,歐洲所有的柴油車就都是渦輪增壓的了,而這件事情(全部渦輪增壓化),對于汽油機是從2010年開始在全球范圍開始發(fā)生的。
所以,消費者從表面現(xiàn)象看到的柴油機比汽油機有勁兒是沒問題的,但是,這是正常的!因為所比較的柴油機都是增壓了的!而柴油機更早地被大面積增壓,正是因為它在同等條件下(自吸)輸出的扭矩低(考慮到同等排量下它更重,那么比扭矩(單位質(zhì)量輸出的扭矩)就是更更低的),所以,事實可能和大家看到的表面現(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發(fā)動機輸出的扭矩會比汽油機低?
回顧一下我之前一個講《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?》,某個轉(zhuǎn)速下發(fā)動機輸出的動力就是發(fā)動機進氣量乘以單位進氣量的噴油再乘以發(fā)動機熱工轉(zhuǎn)化的效率。顯然就進氣量而言,都是自吸的汽油和柴油發(fā)動機在全負荷下是沒有什么太大區(qū)別的。對于后兩者,大家都知道的是,柴油發(fā)動機的效率高,一般現(xiàn)代柴油機最大效率能做到40-41%,而汽油機只有36-37%(不算阿特金森不算EGR不然豐田2.5自吸的41%但這個41%也不在最大負荷工況),所以理論上來說,柴油發(fā)動機的扭矩應(yīng)該比汽油機大10%左右。問題出在單位進氣量下的噴油量,同樣還是因為燃燒方式的限制(柴油機擴散燃燒vs.汽油機火焰?zhèn)鞑ィ,柴油機單位空氣要比汽油機要少噴25%的油,這就導(dǎo)致最終同等排量的柴油機最大扭矩比汽油機低15%左右,如果2.0升的汽油機最大扭矩是200NM,差15%柴油機正好是170NM。
說了這么多,希望大家基本明白了柴油機扭矩到底是大還是小這件事兒,下一期我們繼續(xù)講后面兩個問題,為什么柴油機的效率比汽油機高?真的是因為壓縮比高嗎?以及柴油發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)速為什么要比汽油機低?(這導(dǎo)致了同排量柴油發(fā)動機的馬力比汽油機更小)