《電子技術(shù)應(yīng)用》
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誰(shuí)是自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)之王?

2017-05-07

  以前提到的“扭矩貢獻(xiàn)值”與專業(yè)書中的升扭矩完全不同,是以氣缸的燃燒室容積為計(jì)算基礎(chǔ)來(lái)評(píng)價(jià)最大輸出扭矩。如果兼顧輸出扭矩和燃油經(jīng)濟(jì)性雙重需求,用扭矩貢獻(xiàn)值來(lái)評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能更加科學(xué)。我選擇了9款排氣量2.0L的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)做為分析對(duì)象來(lái)進(jìn)一步解釋這個(gè)參數(shù)。

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  1、什么是扭矩貢獻(xiàn)值?

  扭矩貢獻(xiàn)值=最大輸出扭矩/燃燒室容積

  比較一下這九個(gè)車型的扭矩貢獻(xiàn)值和升扭矩就比較容易理解所搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)有什么技術(shù)區(qū)別了:

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  排氣量和壓縮比決定了燃燒室容積,燃燒室容積決定了產(chǎn)生1個(gè)扭矩需要多少混合氣(就是需要的汽油數(shù)量)?我們來(lái)分析一下表中的數(shù)據(jù):

 ?。?) 按照升扭矩分析:

  瑞虎5和奔騰X80處于同一水平,升扭矩=92牛米/升;凱美瑞和雅閣處于同一水平,升扭矩=95牛米/升;寶馬、逍客、奇駿、雪鐵龍和馬自達(dá)CX-5也處于基本相同的水平,升扭矩≈100牛米/升;按照升扭矩計(jì)算后四款發(fā)動(dòng)機(jī)的性能基本一致,我們接著分析。

 ?。?)按照扭矩貢獻(xiàn)系數(shù)分析:

  瑞虎5、奔騰X80和凱美瑞基本處于同一水平,扭矩貢獻(xiàn)值=0.83-0.84;寶馬只有0.87,一般般;逍客和雅閣水平相當(dāng)=0.89-0.91,略高一點(diǎn);奇駿=1.02,再高一點(diǎn);馬自達(dá)CX-5=1.2,最高的。馬自達(dá)CX-5比瑞虎5、奔騰X80和凱美瑞高出0.35-0.36(43%);比寶馬高出0.33(38%);比逍客和雅閣高出約0.3(35%);比奇駿和雪鐵龍高0.18(18%)。由此可見(jiàn),按照扭矩貢獻(xiàn)值分析就拉開了檔次,顯示寶馬、逍客、奇駿、雪鐵龍和馬自達(dá)CX-5分別處于不同的技術(shù)水平。

  2、計(jì)算扭矩貢獻(xiàn)值的意義:

  根據(jù)專業(yè)人員計(jì)算,目前汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率不到40%,也就是還有將近60%的熱能沒(méi)有轉(zhuǎn)化成輸出動(dòng)力。燃燒室是汽油燃燒時(shí)轉(zhuǎn)化成機(jī)械能(輸出扭矩)的具體場(chǎng)所,假設(shè)需要100牛米的輸出扭矩,上述五款發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的燃燒室容積就分別是:瑞虎5和奔騰X80需要120.5ml、凱美瑞119ml、寶馬114.9nl、逍客112.4ml、雅閣110ml、奇駿98ml和雪鐵龍、馬自達(dá)83ml,燃燒室越小,需要的混合氣(汽油)就越少。這就是馬自達(dá)CX-5輸出扭矩最大和耗油量最低的直接原因。

  3、提高扭矩貢獻(xiàn)值的技術(shù)分析:

  目前發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)機(jī)構(gòu)都在通過(guò)不同方法來(lái)提高燃燒室的扭矩貢獻(xiàn)值,這里僅就八款發(fā)動(dòng)機(jī)使用的技術(shù)進(jìn)行分析。

 ?。?) 供油方式:

  按照供油方式,瑞虎5、奔騰X80、凱美瑞、雅閣、逍客、雪鐵龍和寶馬使用的是“多點(diǎn)噴射”技術(shù),屬于進(jìn)氣管噴射類型。進(jìn)氣管噴射的基本過(guò)程是把汽油噴在進(jìn)氣管內(nèi)和空氣混合行程混合氣后再被吸進(jìn)氣缸內(nèi)。這是電噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)一直使用的噴油方法。奇駿和馬自達(dá)CX-5使用的是“直噴”技術(shù),就是在氣缸吸進(jìn)空氣時(shí),把汽油直接噴到氣缸內(nèi)。其實(shí),柴油發(fā)動(dòng)機(jī)一直在使用缸內(nèi)直噴方法供油,對(duì)于多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)來(lái)說(shuō),硬件技術(shù)可以,問(wèn)題出在控制方面。由此看來(lái),供油方式可以幫助提高扭矩貢獻(xiàn)值。

 ?。?) 壓縮比:

  從壓縮比角度分析,瑞虎5、奔騰X80和逍客都是10:1,寶馬是9.7,凱美瑞是9.8,應(yīng)該屬于相同水準(zhǔn);輸出的扭矩區(qū)別還是和控制策略有關(guān)。顯然,逍客是通過(guò)控制策略提升了輸出扭矩,但是綜合耗油量幾乎沒(méi)有差異,說(shuō)明當(dāng)燃燒室容積相同時(shí),僅僅依靠控制技術(shù)對(duì)輸出扭矩的提升幅度非常有限,對(duì)降低耗油量沒(méi)有明顯作用。雅閣的壓縮比是10.6,耗油量是7.6,雖然沒(méi)有提高輸出扭矩,在節(jié)油方面的指標(biāo)還是很可觀的。寶馬的壓縮比是9.7、耗油量是8.5、使用的是重輸出、輕油耗的策略,和寶馬其它渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)理念完全不同,顯然是一款早期產(chǎn)品。奇駿的壓縮比11.2:1,對(duì)于采用缸內(nèi)直噴技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)只能屬于中等水平,盡管輸出扭矩比逍客高了2牛米,綜合耗油量和逍客基本一樣。從這里可以看出同一家車企的技術(shù)同源性,也就是說(shuō)奇駿的“中高壓縮比+缸內(nèi)直噴”策略比上一代“中等壓縮比+進(jìn)氣管噴射”技術(shù)進(jìn)步十分有限,可能還是處于過(guò)渡階段。值得稱贊的是雪鐵龍,壓縮比11:1,在使用進(jìn)氣管噴射的情況下需要更好的組織燃燒才能有效的預(yù)防爆震發(fā)生。馬自達(dá)CX-5的壓縮比達(dá)到13:1,明顯鶴立雞群,也取得了“高輸出扭矩+低耗油量”的雙重收獲;結(jié)合采用創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)的另外兩款1.5L和2.5L發(fā)動(dòng)機(jī)分析,馬自達(dá)確實(shí)掌握了高扭矩貢獻(xiàn)值技術(shù)。

 ?。?)進(jìn)氣方式對(duì)扭矩貢獻(xiàn)值的影響:

  因?yàn)榘丝钴嚨陌l(fā)動(dòng)機(jī)都是自然吸氣方式無(wú)法比較,請(qǐng)讀者看看我前面關(guān)于動(dòng)力分析方面的說(shuō)客就清楚進(jìn)氣方式對(duì)扭矩貢獻(xiàn)值的影響更加明顯。

  4、自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

  我們國(guó)家和汽車相關(guān)的院士有兩位,和發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的專家數(shù)不勝數(shù),所以讀者最好用看“野史消遣”的心態(tài)接著看我個(gè)人對(duì)發(fā)展趨勢(shì)的展望。

  自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)不斷提高壓縮比來(lái)獲取更高輸出扭矩的極限正在慢慢到來(lái),如果加上研發(fā)技術(shù)投入的成本,不確定性太高。如果自吸發(fā)動(dòng)機(jī)從扭矩貢獻(xiàn)值的角度研發(fā)情況就大不一樣了,比如把2.0L發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩貢獻(xiàn)值提高到1.3,壓縮比控制在12左右,最大輸出扭矩就可以達(dá)到236牛米,不輸給增壓發(fā)動(dòng)機(jī);如果扭矩貢獻(xiàn)值提高到1.4,最大輸出扭矩可達(dá)到255牛米,比一般增壓發(fā)動(dòng)機(jī)還好一些;所以,轉(zhuǎn)變技術(shù)觀念至關(guān)重要。

  從技術(shù)層面分析渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)就是一個(gè)通過(guò)輔助進(jìn)氣手段來(lái)提高扭矩貢獻(xiàn)值的過(guò)程。本來(lái)這篇說(shuō)客中要使用吉利1.3T發(fā)動(dòng)機(jī)(扭矩貢獻(xiàn)值1.28、最大輸出扭矩186牛米)和比亞迪1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)(扭矩貢獻(xiàn)值1.36牛米、最大輸出扭矩250牛米)作比較,考慮到說(shuō)客主題就放棄了。從轉(zhuǎn)速依賴的角度看目前的增壓技術(shù)還需要繼續(xù)改進(jìn),所以自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)仍然有機(jī)會(huì)扳回一局,從兩項(xiàng)技術(shù)的基本面看都是為了使氣缸多進(jìn)一點(diǎn)空氣,會(huì)出現(xiàn)一個(gè)交匯點(diǎn)。

  最后問(wèn)一句:渦輪增壓對(duì)馬自達(dá)的研發(fā)者來(lái)說(shuō)稱不上高技術(shù),他們?yōu)槭裁床蛔觯?/p>

 ?。ㄗ⒚鳎罕救朔邱R托、只是分析發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)和車友分享,至于買什么車要看口袋里的大米數(shù)量,自主品牌數(shù)據(jù)完全夠用,買合資車就要格外小心,不要花大價(jià)錢買過(guò)時(shí)技術(shù),所以,看看我的文章還是有幫助的)


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