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01基础知识
两组公式:扭矩×转速÷=功率功率×1.36=马力功率的概念可理解为发动机每分钟输出能量(做功)的总和,也就是单位时间内驱动车辆行驶的“动能数值”;也许功率的概念不太好理解,但转化为公制马力后就简单的多了。功率乘以倍率等于马力,公制马力(PS)的标准为「1PS=75kg/1m·1s」的驱动力;说白了就一匹马力似可以驱动75公斤的物体以一米一秒的速度运动。在物体质量不变的前提下,是不是马力越大则行驶速度越快呢?答案就是这样了,而汽车在整备质量和传动效率等因素相同的前提下,以相同车速行驶的马力需求是相同,所以如何省油的提升大马力就是解析问题的基础。「转速」是需要理解的重要知识点,转速的概念指发动机的曲轴每分钟旋转的次数;比如某台燃油汽车以rpm的转速行驶,曲轴就会带动飞轮每分钟转次。但是并不是说内燃式发动机60秒就会做功三千次,汽摩装备的四冲程发动机为曲轴转两次做功一次。所以(÷2)才是“做功的频率”(功率),不过还要处以常数-得出的才是真正的功率——每次做功都要消耗燃油,做功频率低是不是就能更省又了啊。但功率马力至少要在满足正常驾驶的前提下,才适合以低转速降低油耗;那么提升马力的方式也就很简单了,因为不考虑常数和倍率的计算,转速和扭矩是相乘的关系,扭矩足够大就能实现低转速大马力。「扭矩」的概念可理解为做功,是每次燃烧燃油后,通过活塞连杆曲轴的结构结构转化出的转矩(动力);单次做功的扭矩足够大,不用频繁做功也可以让车速很快,其实很好理解,比如骑自行车。用力蹬-单次滑行距离长轻松蹬-单次滑行距离短蹬踏板就等于内燃机曲轴转动一次输出的转矩,所以只要转矩(扭矩)足够大,低频率做功也就可以有合理的车速了。02多点电喷·扭矩标准
所谓的电喷实际指「电控·压力喷油」的概念,不论多点电喷还是缸内直喷都属于电喷系统,只是喷油嘴布局的位置不同而已。1:多点电喷是区分单点电喷的定义,单点是在进气总管道节气门的位置布置喷油嘴;喷油后依靠进气压力混合燃油,之后通过进气歧管送入各个气缸燃烧。这种设计是有绝对缺点的,因为普通直列四缸内燃机的四条进气歧管长度完全不同;在总管道混合后以不同的时间送入不同的气缸,油气混合的程度就会不一致,造成的结果是四缸交替做功转化的扭矩大小不一致。(燃烧充分程度存在差异)2:多点电喷不再将喷油嘴布局在总管道位置,而是进气歧管找一条水平线,保证四个气缸进气歧管安装喷油嘴到燃烧室的垂直距离相同;这样就能够理应气流有效混合油气,让油气达到基本相当的蒸发性能和燃烧效率,说白了就是燃烧都能相对充分,转化出的扭矩基本相同。所以多点电喷相比单点设计是绝对的技术升级,沿用至今也还有大量的汽车都在使用;不过这种技术现阶段只用于≤8万内的入门级车辆上,只有部分技术非常落后的合资汽车还在为10万以上的车辆装备这种机器,为什么这么说呢?绝对缺点:进气歧管的管路直径非常小,那么喷油嘴的喷油压力就不能很大;因为过高的压力喷油会造成油柱飞溅距离太大,燃油是有可能直接飞溅到管壁上的。所以多点电喷大部分是以下三个标注,实际都很低。2.5bar3.0bar3.5bar这种压力喷出的燃油很难控制「油珠粒径」,说白了就是似雾化喷出的燃油油珠太大;四冲程发动机的压缩冲程是通过活塞压缩空气,空气分子碰撞产生高温而蒸发燃油。油珠大则蒸发速度慢,于是在第三冲程(做功)时的燃烧转化速度也会比较慢;但是做功的时间是非常短的,所以这些混合油气就在没有充分燃烧的前提下,被当做废气排放了。内燃机做功的本质是燃烧,燃烧的本质是燃油的氧化还原反应;在反应过程中分子的运动产生的热能转化后就是扭矩,所以相同排量的发动机如使用多点电喷则扭矩普遍偏弱,能弱到什么程度下一节说明。这里需要说明的是直喷技术同样做不到%充分燃烧,但程度要理想的多;内燃机需要提升的主要燃烧的充分程度,不过也物理特性决定了难以达到高水平。03缸内直喷·概念
所谓的缸内直喷指喷油嘴布局在气缸的燃烧室内,多点电喷·喷油是在进气歧管,歧管连接的是燃烧室;那么与其把喷油嘴放在空间狭小的歧管上,为什么不移动到空间大很多的燃烧室呢?内燃机的第一冲程是「进气喷油」,此时活塞在气缸里是往下运行,燃烧室的空间是会非常大的。在大空间里当然就可以高压力喷油,高压喷油能让油珠粒径大幅缩小,油气混合效果更理想则蒸发和燃烧速度都会快很多——等量燃油在固定时间内转化出的能量数值就会更大,扭矩显然会更强。喷油压力标准:汽油机≤bar柴油机≤bar是不是很夸张的数据呢?普通汽油机的喷油压力也会是多点电喷的倍,而柴油机可以达到多点电喷的接近倍,扭矩的差距显然会非常大。多点电喷的1.5T最大扭矩不过N·m左右,但是缸内直喷可以达到N·m;多点电喷的2.0T汽油机普遍≤N·m,但是直喷汽油机可以达到≥N·m。柴油发动机都是直喷技术,但喷油压力也有很大差异;技术落后一些的铃系柴油机3.0T峰值才N·m,国产目前最强的π2.0T双涡轮机可以达到N·m,这就是喷油压力的重要性。总结:想要让汽车足够节油,最理想的发动机选项,就是使用装备「高压直喷系统」;多点电喷技术已经落后,但因制造成本低所以还用于价格低廉一些的汽车上。至于都使用直喷技术的车辆,扭矩越大基本就会是越理想的选项了,除非有质量的通病则另当别论;而且大扭矩可以通过低转速节油,但在不需要节油的场景中,高转速大扭矩也会有更大的马力,优秀的2.0T直喷机可以有kw的功率,多点电喷机超过kw的都很少了——50kw等于68PS,也就是最高5.1吨的驱动力差值,差距是不是非常大呢?编辑:天和Auto-汽车科学岛天和MCN授权发布欢迎转发留言讨论