比較關(guān)心柴油發(fā)動機的車友常常會發(fā)現(xiàn),同排量的汽油車和柴油車,在功率和扭矩上會有很大差別。一般來說同排量的柴油發(fā)動機比汽油發(fā)動機要小得多,但扭矩卻更大。例如曾經(jīng)裝配在一汽大眾寶來上的TDI柴油發(fā)動機,采用了多項先進技術(shù),排量為1.9升渦輪增壓,功率卻只有100馬力,比同樣裝配在寶來上的1.8升渦輪增壓汽油發(fā)動機的功率小近三分之一,而扭矩則達到240nm,比這臺1.8T汽油發(fā)動機要大20牛米。這是為什么呢,它們之間怎么會有如此大的差別呢。
『寶來1.9TDI的外觀』
這時由于柴油的燃燒特性決定的,也正因為其這種燃燒特性,導致了柴油發(fā)動機與汽油發(fā)動機不同的工作方式。我們知道柴油發(fā)動機和汽油發(fā)動機相比雖然也要經(jīng)過吸氣、壓縮、做功和排氣四個行程,但由于這兩種燃料的燃燒特性不同,它們之間采用了不同的點火方式。我們知道普通汽油發(fā)動機在進氣時是吸入的油氣混合物,而這些混合氣體在壓縮以后,通過火花塞將其點燃。
而柴油發(fā)動機在進氣行程吸入的是純空氣,當壓縮行程時活塞快接近上止點時,柴油機的噴油泵將柴油加壓通過噴油器噴入氣缸,與壓縮后的高溫高壓空氣混合,形成可燃混合氣。由于柴油發(fā)動機的壓縮比很高,所以在壓縮終止后氣缸內(nèi)的壓力和溫度仍然很高,大大超過柴油的自燃溫度,因此在很短的時間內(nèi)便與空氣混合立即自燃。這時氣缸內(nèi)壓力、溫度同時升高,在高壓的推動下,活塞向下運動并帶動曲軸旋轉(zhuǎn)做功,廢氣經(jīng)排氣管排放到大氣中。因此我們可以看出,柴油發(fā)動機并沒有點火系統(tǒng),它是采用壓燃式的,而汽油發(fā)動機才是真正由點火系統(tǒng)“點燃”的。
『寶來1.9TDI的發(fā)動機』
柴油發(fā)動機采用這樣的“點火”方式,是由于其燃燒特性決定的。柴油與汽油截然不同,它不容易被點燃,像我們平時直接用火苗去點燃一碗柴油,是很難點燃的。柴油這種特性導致了其燃燒速度很慢,而且柴油發(fā)動機這樣的壓燃方式也注定發(fā)動機難以將轉(zhuǎn)速設(shè)計得很高,因為無力從燃燒速度還是“點燃”的方式來看,柴油發(fā)動機的“點火”和燃燒速度都不可能達到汽油發(fā)動機的水平。
因此柴油發(fā)動機的轉(zhuǎn)速一般都不高。我們知道,發(fā)動機的功率是通過扭矩乘以轉(zhuǎn)速得來,在扭矩一定的前提下轉(zhuǎn)速越小它的功率值也就越小。在汽油發(fā)動機領(lǐng)域,工程師們一般也都是通過提升發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方法來獲得更大的功率,因為相對于扭矩來說,提升轉(zhuǎn)速更容易實現(xiàn)。而柴油發(fā)動機由于燃燒特性,它的燃燒速度無法滿足更高的轉(zhuǎn)速,從而限制了其功率的提升,所以一般柴油發(fā)動機的最大功率值都不是很大。
● 寶來1.9TDI發(fā)動機紅線轉(zhuǎn)速只有4700轉(zhuǎn)/分
『寶來1.9TDI發(fā)動機紅線轉(zhuǎn)速只有4700轉(zhuǎn)/分』
由于柴油的燃燒特性決定它不可能像汽油機那樣發(fā)動機轉(zhuǎn)速很高,那就只能在發(fā)動機扭矩的提升上下功夫。所以一般來說,柴油發(fā)動機的設(shè)計師會通過加大活塞行程使用更長的連桿等方法來提升扭矩,實際上汽油發(fā)動機也可以通過這種方式來獲得更大扭矩,但因為這種方法會以降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速來換取發(fā)動機的扭矩的,降低轉(zhuǎn)速則意味著降低發(fā)動機功率,因此在汽油發(fā)動機領(lǐng)域會考慮一個折衷的選擇,以獲得更大的功率。
柴油發(fā)動機就不存在這個問題,因為它的轉(zhuǎn)速不高是由于燃燒特性決定的,換句話說,即使將連桿變短了,轉(zhuǎn)速還是無法提高,不如采用更長的連桿來獲得更大的扭矩。這就是柴油發(fā)動機普遍扭矩偏大的主要原因。
● 1.9升再加渦輪增壓,寶來1.9TDI只有74千瓦的功率相當于自然吸氣1.6汽油發(fā)動機
『1.9升再加渦輪增壓,寶來1.9TDI只有74千瓦的功率』
說了這么多了,功率和扭矩的大小對于柴油發(fā)動機的影響有多大呢?柴油發(fā)動機通常會在很小的轉(zhuǎn)速下就能獲得很高的扭矩,扭矩對于貨車來說是能拉多少貨起步,如果扭矩不足就起步困難,對于越野車來說,就決定能爬多少度的坡,扭矩不足就上不去等等。
而功率高低體現(xiàn)在一輛車能跑多快也就是這輛車的極速。所謂的“汽油發(fā)動機沒有柴油發(fā)動機有勁”,這個“有勁”指的就是扭矩大,能夠拉動更多的貨物或者上更陡的坡。但這并不是所有人的感覺,對于喜歡體會加速性的駕駛員來說,他并不會覺得柴油車有勁,因為柴油發(fā)動機的響應(yīng)速度慢,轉(zhuǎn)速提升慢,而且峰值轉(zhuǎn)速很低,從而導致整體加速性不如汽油發(fā)動機好。(文/Caddy)
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