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相同技术水平的发动机,为啥汽油机比柴油机热效率低?

2020-08-20 04:00:00 王谦
卡车之家
王谦

带轮的都喜欢

动力系统作为一辆车驱动力的源泉是整车最重要的部分之一,评价动力系统的好坏有很多标准,例如扭矩、马力、燃油经济性、发动机变速箱的匹配程度等等。

其中头两个评价指标是单独针对发动机的,而后两个评价的是动力系统整体的性能表现,上述四个评价指标重要且常见,但还有一个同样重要的性能指标在柴油机领域不易被提起,它叫做发动机热效率,今天就来聊一聊这个不太爱露脸的热效率。

有关发动机热效率的那些事

相同技术水平的发动机,为啥汽油机比柴油机热效率低?

热效率指的是发动机在燃料燃烧爆炸发热的过程中,将燃料释放的的热量转化成机械能的效率,无论是汽油机,柴油机还是航空器用的涡喷,涡轴,涡桨发动机,它们都无法将燃料燃烧释放的能量完全转化成机械能用于驱动。

目前汽油机的热效率主要集中在35%-40%之间,引入国内的车用汽油机热效率最高的应该是丰田的DynamicForceA25 2.5升引擎,热效率达到了41%,能达到这个热效率对于汽油机来说实属不易。

但是对于柴油发动机来说达到41%并不是难事,拿同品牌的2.8T-1GD柴油机来说热效率达到了44%,这台发动机采用了高压共轨,可变截面涡轮,活塞顶部隔热涂层等一系列新技术,热效率也属于车用柴油发动机里的顶尖水准。

可以看出同样是高技术水平的发动机,柴油机的热效率会更高一些,这是因为柴油汽油发动机不同特点导致的。

一般来说对热效率影响最大的就是压缩比,柴油发动机的点火原理是压燃,首先吸取空气然后关闭气门将空气压缩,这个过程中会产生大量的热量,进而喷入柴油直接就会开始燃烧膨胀做功。

相同技术水平的发动机,为啥汽油机比柴油机热效率低?

而汽油发动机会将汽油和空气混合后一起压缩然后在进行点燃,因为单纯靠压缩产生的热量不足以点燃汽油,所以压缩后还需要火花塞点燃(汽油燃点427°柴油燃点220°所以实际上汽油比柴油更不易被点燃)。

那么既然都有压缩过程为什么汽油机不能提高压缩比进而提升热效率呢?

这是因为爆震的存在,汽油机点火之后火焰以火花塞为中心向外燃烧扩散,燃烧开始之后因为气体的膨胀气缸内的压力会进一步提升。

这会产生一个问题,在混合气的外围因为压力过大,中心火焰没有传播过来时就会提前燃烧,两股气体相互碰撞就会产生爆震,动力会下降严重是缸体或者连杆也可能受损。

所以因为爆震的原因,汽油机无法向柴油机一样设计成很高的压缩比,也就无法达到柴油机的高热效率。

相同技术水平的发动机,为啥汽油机比柴油机热效率低?

说完了柴油机热效率较高的原因,再来说一说热效率对于发动机实际表现的影响,首先要强调一点,并不是一辆车的发动机的热效率越高油耗就一定会越低。

因为一台发动机的热效率高低取的是它在特定工况下的最好表现,并不是全工况下都能达到这个数值,所以实际上这个最高热效率对油耗的影响并不太大。

重要的是常用工况下热效率能达到什么水平,在者发动机变速箱匹配,换挡逻辑,速比选择等都会在很大程度上影响油耗,热效率只是影响油耗的其中一点。

相同技术水平的发动机,为啥汽油机比柴油机热效率低?

现在高压共轨,涡轮,涂层,传感器,等等技术方面的提升共同促进柴油机的整体热效率像更高层次发展,车企在提升发动机热效率方面的投入也是不留余力,热效率提升的意义更多的是促进整机各方面的整体进步。

因为每提升1%的热效率发动机在喷油、散热、进气、材质方面的改进都是全方面的,所以发动机热效率的高低在某种意义上折射出的是发动机技术的先进程度,希望这个在柴油机上不常被提起的词能得到更多汽车消费者的了解。(文/卡家号:王谦)

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