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买车必看 排气量能判断动力和油耗吗

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发表于 2017-6-8 16:14:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
  (2)实际进气量
  (1) 压缩比的作用和目的
  显然,这里说的排气量是气缸容积,与“排气”有麽关系?我想把自己的理解和大家共同分享(本文所涉及到的内容是建立在汽油发动机基础上的)。
  为了解决自然吸气发动机进气管内的负压问题,研发人员在进气管内装了一个鼓风机(增压器),可以把气门处进气压力提高到大气压水平(103千帕)。有了增压器,气缸充气效率有望达到100%,大幅度提升了输出扭矩。
  通过增压来控制进气总量是现代增压技术的基本特征。所谓“小排量大扭矩增压发动机”的本质是弱化了自然吸气功能对气缸充气效率比重、强化了增压器对充气效率的主导作用。这里说的小排量并不是传统意义上的排量小,输出扭矩小,而是排气量和输出扭矩的落差超出了自然吸气和补充型增压的范围,这正是我写这篇说客的初衷。比如比亚迪1.5T增压发动机输出的扭矩(240Nm)远远超过比亚迪2.0L自吸发动机输出的扭矩(186Nm)就是典型的拓展型增压。它的特点之一是在减小气缸容积的同时扩大燃烧室容积、再一点就是通过增压方式大大提高了燃烧室容积的扭矩输出率:拓展型增压的扭矩贡献值通常在1.2以上。吉利1.3T发动机的扭矩贡献值=1.28、比亚迪1.5T发动机的扭矩贡献值=1.36、宝马2.0T发动机的扭矩贡献值=1.58。
  3、压缩比也在左右排气量
  上述分析想要说明的问题是:如果我们还在用“排气量”判别输出动力大小和耗油量高低可能会造成很大的误解,所以在选车时需要认真比较最大输出扭矩具体是多少?实测耗油量具体有多高?想要深入分析嘛、就算一下扭矩贡献值。
  1、排气量可以决定进气量吗?
  表中的数据显示:由最小(暂时定为30%,请专家在帖子里告知实际情况)充气效率到最大充气效率需要的空气数量差别是巨大的。以2000转/分为例,充气效率是30%时每分钟需要480L空气、100%时就需要1600L空气,相差3倍多。如果发动机的转速足够慢,气缸充满气是一件很自然的事情;实际的情况是发动机工作时需要高速转动,加上较高的工作温度为吸进来的气体加温,达到常温密度的理论充气数量几乎不可能。
  要排气,首先要吸气。传统自然吸气发动机是依靠气缸内的活塞下降时形成负压把进气管内的含油气体(或者空气)“吸”入气缸的;大气缸吸得多、小气缸吸得少。
  既然压缩比越高越好,为什么企业不把自己的压缩比尽量设计高一些,超过马自达的创驰蓝天13:1?问题是有一个克星,名字叫做“爆震”。当压缩比太高时,可以导致发动机出现提前燃烧,使压缩冲程正在上升的活塞运动受阻、严重时造成发动机损毁。所有汽油发动机的压缩比设计极限基本是以不发生爆震为准、也有一些高档发动机通过使用高辛烷值汽油(比如97#)来提高压缩比。通过改变喷油方式也是预防爆震提高压缩比的有效方法,创驰蓝天采用的缸内直喷方法在它的高压缩比设计中至关重要。在前面说客的回帖中有朋友谈到创驰蓝天的“可变压缩比”,我想抽时间专门写一篇可变压缩比的说客,顺便介绍一下欧洲人在涡轮增压技术以后有可能推出的下一代技术。
  排气量究竟是神马?
  (2) 谁是压缩比的克星
  我们以1.6L排气量的发动机为例计算了在不同气缸充气效率时每分钟所需要的空气数量:
  压缩比的基本作用就是把吸入气缸的空气压缩到需要被点燃和快速燃烧的程度。对于发动机研发企业来说,压缩比可以称为“金指标”;很多企业对于压缩比的竞争会体现在小数点后,比如某款发动机的压缩比为10.5:1、竞争车型的压缩比就可能提高到10.8:1,像我在前面说客中谈到的13:1的超高压缩比对发动机来说就像是鹤立鸡群。自然吸气发动机的基本规律是:在最大输出扭矩相同时,压缩比越高所需要的燃油就越少(耗油量越低)。涡轮增压发动机的情况就不太一样了,还用压缩比来衡量的话过于肤浅,如果有兴趣的读者可以看我随后准备写的续集,将从燃烧层面解释压缩比的意义。
  我们常常看到相同排量的发动机输出的最大扭矩有差异,这种差异在很大程度上体现了不同发动机的吸气能力差别,吸得气越多、输出的扭矩也越大。
  另一个情况是转速对吸气时间的影响,转速越快,吸气时间越短。伴随高转速的通常是高负荷,无法增加短时进气量是自然吸气发动机的另一个先天缺陷。简单计算一下就清楚,当发动机转速为1000转/分时,气缸每次吸气的时间只有0.03秒;当发动机转速达到6000转/分时,时间缩短到0.005秒。在这样短的时间内克服进气管负压所能吸进气缸的气会有多少?
  对于自然吸气发动机来说,进气门和空气过滤器之间除了长长的管道(会产生死腔效应)以外还有一个油门(专业上叫做节气门),这些设计都会影响气缸充气效率。发动机工作时需要持续吸气,这些结构通过不同阻力形式在气门外侧的进气管内形成了一个阶梯型“负压”区(怠速时测量的进气管压力可以低至20千帕左右/大气压力是103千帕);当气门打开吸气时,气缸内的负压必须低于进气门外负压时空气才能被吸入气缸。现在大家明白了为什么进气管负压会减少气缸的吸气量,所以说自然吸气发动机永远也不可能吸满需要的空气量来输出更高的扭矩,总是处于半饥饿状态。
  吸进气缸的空气需要被压缩以后才能燃烧,细心的车友在选车时会关注到参数表中“压缩比”一栏,需要说明的是这个压缩比是“结构压缩比”,仅表示活塞上下运动形成的气缸空间容积改变比率。实际压缩混合气的结果是和充气效率相关的,所以,通过比较压缩比的具体数值来判断发动机性能也存在不确定性。
  “互动百科”是这样解释排气量的:活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为气缸排量,如果发动机有若干个气缸,所有气缸工作容积之和称为发动机排量。
  早期的增压器和现代增压器在进气原理设计上是有本质区别的,具体表现在输出扭矩的提升幅度和燃油消耗水平方面。我们可以从进气原理上把他们分为以下两种类型:
  针对进气管压力较低的情况使用增压器来补充进气压力是早期增压器设计的初衷,属于这一类增压器发动机的输出扭矩提高幅度很有限,比自吸发动机稍强点。老式的帕萨特1.8T、还有些使用了机械增压(S)等基本属于这个类型。由于补充型增压发动机的耗油量太高,目前家用车基本不再使用这类增压发动机,逐渐向“小排量+增压型发动机”类型过渡。我们可以从现在仍然在使用的一些增压发动机上看到补充性增压的痕迹,比如:长城1.5T发动机,它的输出扭矩(188Nm)比奇瑞和一汽的2.0L自吸发动机输出扭矩(182Nm/184Nm)要高一些,体现出提高充气效率后增加了输出扭矩。从另一个角度看,补充性增压对提高扭矩贡献值的作用有限,一般在1.0-1.2之间;像长城1.5T发动机的扭矩贡献值=1.04、观致1.6T发动机的扭矩贡献值=1.12。
  (1)理论进气量
  (1)补充型增压
  (2)拓展型增压
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