[汽車之家二手車 購車常識] 上一期內容,我們系統(tǒng)地講解了為什么柴油發(fā)動機會比汽油發(fā)動機更有勁兒?簡單來說,從表面現(xiàn)象來看,多數(shù)人能接觸到的柴油機的扭矩都是比汽油機大的,但是,非常顛覆多數(shù)人認知的是,柴油機的扭矩比汽油機更大,其實是因為相同情況下柴油發(fā)動機的扭矩更小。ň唧w詳見上篇文章)當然,這樣顛覆大家常規(guī)認知的結論,其實是很難被接受的!而在留言里,也有很多朋友表示了對這個結論的強烈質疑。然鵝,真理往往掌握在少數(shù)人手里,正如大家下面將要看到的,坊間傳聞的柴油發(fā)動機省油的原因,其實也離真相非常遙遠!
主流互聯(lián)網上關于柴油機省油的原因其實非常簡單粗暴,號稱為柴油機的“壓縮比高”,那么事實到底是什么樣的呢?答案其實很簡單,柴油發(fā)動機的壓縮比確實比汽油發(fā)動機高,但,柴油機因為這個“高”壓縮比因素而帶來的相對汽油發(fā)動機的節(jié)油優(yōu)勢,基本可以忽略不計。
為什么是這樣?乍一聽,這完全不符合一般人的認知,因為在大眾眼中,柴油發(fā)動機使用的是壓燃,壓縮比高,高壓燃油直接噴射入氣缸,燃燒壓力和溫度都比汽油機更高,妥妥的效率更高。但是,這只是根據(jù)表面現(xiàn)象毫無科學根據(jù)的民科式臆想。
為了把事情簡化,讓我們梳理一下發(fā)動機的總效率由什么決定?首先是理論效率,這個由壓縮比和燃燒方式決定。其次是指示效率,這個主要由熱損失決定。最后就是機械效率,主要由控制方式決定。最后,我們上面提到的幾點影響的是發(fā)動機的效率,如果我們談論的是發(fā)動機的百公里油耗,則還需要考慮燃油的密度。
在理論效率方面,就乘用車發(fā)動機而言,柴油機的壓縮比通常在16-18,而汽油機基本在10-11。乍一看,壓縮比高這么多,柴油機的效率要高很多。但是,90%以上的人忽略的是,柴油機的壓燃燃燒方式,在熱力學循環(huán)上是迪賽爾循環(huán),也就是等壓燃燒,而汽油機的燃燒是奧托循環(huán),也就是等體積燃燒。這里的關鍵在于后者的燃燒速度要比前者快很多,而燃燒速度快就意味著效率高(等于提升了壓縮比),因為這樣動力在更接近上止點的位置被釋放出來能更多地被轉化為機械功。也就是說,雖然柴油機的壓縮比高,但是燃燒的速度太慢(等壓燃燒是熱力學放熱現(xiàn)象,對應直噴壓燃的擴散燃燒),里外里其實抵消了高壓縮比帶來的優(yōu)勢。所以準確地說,柴油發(fā)動機壓縮比高但是燃燒速度慢,汽油機壓縮比低但是燃燒速度快,所以汽油機燃燒方式(火焰?zhèn)鞑ト紵簿褪歉咏润w積燃燒,也就是更快的放熱)彌補了其因為較低壓縮比帶來的紙面效率上的劣勢。這部分是絕大多數(shù)人都沒有正確理解的。
柴油發(fā)動機真正比汽油發(fā)動機省油的第一點決定性因素,其實是它的燃燒更加“稀薄”。因為我們上篇文章提到的柴油發(fā)動機“擴散燃燒”(也就是壓燃)的運作原理,導致柴油發(fā)動機要比汽油機(在最大扭矩的工況還)要少噴25%的油,這就導致柴油發(fā)動機的最高燃燒溫度是低于汽油機的(2500k以上vs.2000k以上),這也就意味著柴油發(fā)動機的熱損失更少。就這一項,柴油機效率會比汽油機高10%左右(就指示效率而言,柴油機45%,汽油機40%是比較實際的數(shù)值),而這個10%是最大扭矩工況下,在日常駕駛的發(fā)動機工作區(qū)間,這個效率的優(yōu)勢其實是更大的。
最后,因為沒有節(jié)氣門,在日常行駛的綜合工況下(發(fā)動機中低轉速和扭矩),柴油發(fā)動機的機械效率要比汽油機高很多,作為一個粗略的估算,這個效率的優(yōu)勢在10-20%。再考慮我們之前提到的柴油本身的密度比汽油要高10%左右,那么就百公里油耗而言,柴油機比汽油機省30-40%的油,就非常順理成章了。
所以做個總結,柴油發(fā)動機比汽油發(fā)動機顯著節(jié)油(-30%以上),主要是因為燃燒更為稀薄/沒有節(jié)氣門(壓燃燃燒導致控制噴油就可以了不需要節(jié)氣門)/柴油密度比汽油更高,這三點主要的原因,和壓縮比并沒有什么太大的關系。相信這個聽起來非常違反常規(guī)認知的結論,應該還會得到大家的質疑!不過沒有關系,真理都是越辯越明的,有意義的討論反而能夠促進更多人對這些問題的認知!
好了,這期我們就到這里,下次再見!
柴油發(fā)動機為什么比汽油機更省油?
[汽車之家二手車 購車常識]
上一期內容,我們系統(tǒng)地講解了為什么柴油發(fā)動機會比汽油發(fā)動機更有勁兒?簡單來說,從表面現(xiàn)象來看,多數(shù)人能接觸到的柴油機的扭矩都是比汽油機大的,但是,非常顛覆多數(shù)人認知的是,柴油機的扭矩比汽油機更大,其實是因為相同情況下柴油發(fā)動機的扭矩更小。ň唧w詳見上篇文章)當然,這樣顛覆大家常規(guī)認知的結論,其實是很難被接受的!而在留言里,也有很多朋友表示了對這個結論的強烈質疑。然鵝,真理往往掌握在少數(shù)人手里,正如大家下面將要看到的,坊間傳聞的柴油發(fā)動機省油的原因,其實也離真相非常遙遠!文中介紹的關于挑選二手車的技巧源于編輯的經驗分享,購買二手車有風險,我們不保證用文中講到的內容挑選車輛就可以萬無一失,以下內容僅供參考。
主流互聯(lián)網上關于柴油機省油的原因其實非常簡單粗暴,號稱為柴油機的“壓縮比高”,那么事實到底是什么樣的呢?答案其實很簡單,柴油發(fā)動機的壓縮比確實比汽油發(fā)動機高,但,柴油機因為這個“高”壓縮比因素而帶來的相對汽油發(fā)動機的節(jié)油優(yōu)勢,基本可以忽略不計。
為什么是這樣?乍一聽,這完全不符合一般人的認知,因為在大眾眼中,柴油發(fā)動機使用的是壓燃,壓縮比高,高壓燃油直接噴射入氣缸,燃燒壓力和溫度都比汽油機更高,妥妥的效率更高。但是,這只是根據(jù)表面現(xiàn)象毫無科學根據(jù)的民科式臆想。
為了把事情簡化,讓我們梳理一下發(fā)動機的總效率由什么決定?首先是理論效率,這個由壓縮比和燃燒方式決定。其次是指示效率,這個主要由熱損失決定。最后就是機械效率,主要由控制方式決定。最后,我們上面提到的幾點影響的是發(fā)動機的效率,如果我們談論的是發(fā)動機的百公里油耗,則還需要考慮燃油的密度。
在理論效率方面,就乘用車發(fā)動機而言,柴油機的壓縮比通常在16-18,而汽油機基本在10-11。乍一看,壓縮比高這么多,柴油機的效率要高很多。但是,90%以上的人忽略的是,柴油機的壓燃燃燒方式,在熱力學循環(huán)上是迪賽爾循環(huán),也就是等壓燃燒,而汽油機的燃燒是奧托循環(huán),也就是等體積燃燒。這里的關鍵在于后者的燃燒速度要比前者快很多,而燃燒速度快就意味著效率高(等于提升了壓縮比),因為這樣動力在更接近上止點的位置被釋放出來能更多地被轉化為機械功。也就是說,雖然柴油機的壓縮比高,但是燃燒的速度太慢(等壓燃燒是熱力學放熱現(xiàn)象,對應直噴壓燃的擴散燃燒),里外里其實抵消了高壓縮比帶來的優(yōu)勢。所以準確地說,柴油發(fā)動機壓縮比高但是燃燒速度慢,汽油機壓縮比低但是燃燒速度快,所以汽油機燃燒方式(火焰?zhèn)鞑ト紵簿褪歉咏润w積燃燒,也就是更快的放熱)彌補了其因為較低壓縮比帶來的紙面效率上的劣勢。這部分是絕大多數(shù)人都沒有正確理解的。
柴油發(fā)動機真正比汽油發(fā)動機省油的第一點決定性因素,其實是它的燃燒更加“稀薄”。因為我們上篇文章提到的柴油發(fā)動機“擴散燃燒”(也就是壓燃)的運作原理,導致柴油發(fā)動機要比汽油機(在最大扭矩的工況還)要少噴25%的油,這就導致柴油發(fā)動機的最高燃燒溫度是低于汽油機的(2500k以上vs.2000k以上),這也就意味著柴油發(fā)動機的熱損失更少。就這一項,柴油機效率會比汽油機高10%左右(就指示效率而言,柴油機45%,汽油機40%是比較實際的數(shù)值),而這個10%是最大扭矩工況下,在日常駕駛的發(fā)動機工作區(qū)間,這個效率的優(yōu)勢其實是更大的。
最后,因為沒有節(jié)氣門,在日常行駛的綜合工況下(發(fā)動機中低轉速和扭矩),柴油發(fā)動機的機械效率要比汽油機高很多,作為一個粗略的估算,這個效率的優(yōu)勢在10-20%。再考慮我們之前提到的柴油本身的密度比汽油要高10%左右,那么就百公里油耗而言,柴油機比汽油機省30-40%的油,就非常順理成章了。
所以做個總結,柴油發(fā)動機比汽油發(fā)動機顯著節(jié)油(-30%以上),主要是因為燃燒更為稀薄/沒有節(jié)氣門(壓燃燃燒導致控制噴油就可以了不需要節(jié)氣門)/柴油密度比汽油更高,這三點主要的原因,和壓縮比并沒有什么太大的關系。相信這個聽起來非常違反常規(guī)認知的結論,應該還會得到大家的質疑!不過沒有關系,真理都是越辯越明的,有意義的討論反而能夠促進更多人對這些問題的認知!
好了,這期我們就到這里,下次再見!