|
【無(wú)往的回答(78票)】: 這樣的問(wèn)題最適合在和別人聊汽車(chē)淡逼時(shí)迅速拉升自己逼格了。 歡迎交流指正。 1.為什么汽油機(jī)會(huì)不斷追求更高的壓縮比？這個(gè)問(wèn)題學(xué)過(guò)熱力學(xué)的同學(xué)不難回答，原因是為了更高的熱效率。汽油機(jī)的理論循環(huán)為Otto循環(huán)，壓縮比與熱效率的關(guān)系如下圖。 更高的熱效率有什么用？更高的熱效率意味著要獲得相同的動(dòng)力輸出，油耗會(huì)降低；油耗降低同時(shí)也意味著排放減少。  那么為什么汽油機(jī)的壓縮比通常都在8-10左右，而柴油機(jī)的卻能動(dòng)不動(dòng)就來(lái)個(gè)20以上？可以簡(jiǎn)單地這么理解，汽油的燃燒速度要比柴油快得多，過(guò)高的壓縮比會(huì)加劇其燃燒速度，這樣會(huì)短時(shí)內(nèi)釋放很多的能量，引起發(fā)動(dòng)機(jī)爆震。爆震問(wèn)題就是一直限制汽油機(jī)壓縮比提高的最主要因素。 2. 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為什么不斷的降低壓縮比？主要原因是排放法規(guī)的日益嚴(yán)格。  從上面的歐洲各個(gè)時(shí)期的法規(guī)可以看出，對(duì)NOx(氮氧化物）和PM（顆粒物)的要求是越來(lái)越嚴(yán)格，拿Euro 6與Euro 1相比，可以說(shuō)是簡(jiǎn)直喪心病狂的地步，這對(duì)于汽車(chē)廠商來(lái)說(shuō)壓力不能說(shuō)不大。從上面的歐洲各個(gè)時(shí)期的法規(guī)可以看出，對(duì)NOx(氮氧化物）和PM（顆粒物)的要求是越來(lái)越嚴(yán)格，拿Euro 6與Euro 1相比，可以說(shuō)是簡(jiǎn)直喪心病狂的地步，這對(duì)于汽車(chē)廠商來(lái)說(shuō)壓力不能說(shuō)不大。 NOx在柴油機(jī)中的排放量比較大。NOx是在高溫完全燃燒狀態(tài)下生成的，生成量隨溫度升高呈指數(shù)函數(shù)劇烈上升。降低NOx的最有效的方法是降低缸內(nèi)最高燃燒溫度，而降低缸內(nèi)燃燒溫度的一個(gè)行之有效的方法就是降低壓縮比。 3.而第三個(gè)問(wèn)題，兩者未來(lái)是否會(huì)接近一致的壓縮比？ 這個(gè)問(wèn)題可以說(shuō)是最適合和別人談?wù)撈?chē)時(shí)提升逼格的問(wèn)題。 既然柴油機(jī)和汽油機(jī)各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，那為何不我們不腦洞大開(kāi)，把它們整合成一個(gè)東西呢? 沒(méi)有區(qū)別，那就根本不用討論是否趨于一致的問(wèn)題啦！ 這個(gè)問(wèn)題，汽車(chē)工程師和科學(xué)家們?cè)缬邢敕ú⑶覈L試過(guò)。 來(lái)來(lái)，我們?cè)谘b腔作勢(shì)、腦洞大開(kāi)之前，先踏實(shí)復(fù)習(xí)和分析一下汽油機(jī)和柴油機(jī)的一些東西。 汽油機(jī)，汽油從噴入進(jìn)氣歧管，汽油和空氣一起進(jìn)入氣缸內(nèi)壓縮，混合氣在被火花塞點(diǎn)燃之前可以看做是已經(jīng)在氣缸內(nèi)被混合均勻，也就是混合氣是均質(zhì)的。 柴油機(jī)，進(jìn)入氣缸內(nèi)被壓縮的是空氣，在壓縮行程的快接近上止點(diǎn)時(shí)，噴入氣缸內(nèi)的柴油被壓縮的高溫空氣點(diǎn)燃，也就是混合氣是被壓燃的。 接下來(lái)我們來(lái)看一種激動(dòng)人心的概念燃燒技術(shù)--HCCI（Homogeneous charge compression ignition)，均質(zhì)充量壓燃。單單從名字上就可以看到其包含了汽油機(jī)和柴油機(jī)的兩種特點(diǎn)，單單“均質(zhì)壓燃”這幾個(gè)字說(shuō)出去就足夠裝逼，相信我，除了學(xué)過(guò)內(nèi)燃機(jī)的很少人知道這個(gè)。（好吧，學(xué)過(guò)內(nèi)燃機(jī)的同學(xué)表示一點(diǎn)都不激動(dòng)人心，這玩意從上世紀(jì)90年代不就開(kāi)始有人玩了嗎?。?/p>  從上圖可以看出，HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油和空氣的混合氣是在燃燒之前是預(yù)混合的，這一點(diǎn)跟汽油機(jī)一樣，這樣能防止和柴油機(jī)一樣生成碳煙；同時(shí)HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有火花塞等引燃裝置，而是壓燃的，這一點(diǎn)跟柴油機(jī)一樣，同時(shí)HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)是稀燃并能保持比較低的燃燒溫度，這樣能減少NOx的生成。 所以這貨根本就可以簡(jiǎn)單看成汽油機(jī)和柴油機(jī)的合體嘛！ 這種概念燃燒技術(shù)所包含的可能：
我們來(lái)看一些例子好了，拿出來(lái)跟人談?wù)撎嵘聘襁€是管點(diǎn)用的。
  2. 馬自達(dá)表示，在其2017年的創(chuàng)馳藍(lán)天 2代中，將會(huì)使用HCCI技術(shù)。而壓縮比將從比一代使用阿特金森循環(huán)的14提升到使用HCCI技術(shù)的18。嗯，我看好你哦，馬自達(dá)！希望不要再像昂克賽拉一樣被你在中國(guó)隊(duì)友給毀了。  【何先生的回答(6票)】: 汽油機(jī)追求高壓縮比，個(gè)人認(rèn)為是這樣的： 1...由于汽油機(jī)引入直噴，而燃油直噴進(jìn)入氣缸能夠吸收熱量，降低汽油機(jī)的爆震傾向，所以直噴發(fā)動(dòng)機(jī)能夠適當(dāng)?shù)奶岣邏嚎s比1~2個(gè)單位。 2...在嚴(yán)格的油耗法規(guī)下，適當(dāng)提高汽油機(jī)壓縮比能夠提高燃燒效率，當(dāng)然也就節(jié)油一些，提高壓縮比帶來(lái)的爆震問(wèn)題，可以通過(guò)電控，標(biāo)定來(lái)避過(guò)爆震點(diǎn)。 3....以前包括現(xiàn)在，歧管?chē)娚涞钠蜋C(jī)燃燒方式是均質(zhì)當(dāng)量比燃燒，混合氣混合均勻，這樣在燃燒的時(shí)候，混合氣放熱比較集中（雖然有火焰?zhèn)鞑ィ?，?dǎo)致缸內(nèi)溫度比較高，而且汽油機(jī)當(dāng)量比燃燒以及低膨脹比使得排氣溫度也很高，所以爆震傾向很大，壓縮比受限，現(xiàn)在如果引入直噴，能夠?qū)崿F(xiàn)稀薄燃燒的話（某些機(jī)型），缸內(nèi)燃燒溫度會(huì)下降，這樣混合氣遠(yuǎn)端不那么容易自燃，爆震傾向就降低了，有可能話，是可以提高壓縮比的。 柴油機(jī)降低壓縮比 個(gè)人愚見(jiàn)： 現(xiàn)在（歐洲）柴油機(jī)乘用車(chē)很受歡迎，因?yàn)椴裼蜋C(jī)壓縮比大，熱效率更好，省油，但是有個(gè)問(wèn)題，壓縮比大，爆壓大，工作粗暴，在乘用車(chē)上使用NVH不好控制，于是在可以接受的范圍內(nèi)，可以適當(dāng)降低壓縮比，使得柴油機(jī)體積能夠小點(diǎn)，別那么粗爆，至于熱效率，可以通過(guò)其他手段彌補(bǔ)，大概就這個(gè)意思吧。 【知乎用戶(hù)的回答(1票)】: 柴油機(jī)不太熟，試著答一下。 首先壓縮比越高等于發(fā)動(dòng)機(jī)效率越高，所以汽油機(jī)一直在追求高壓縮比。但同時(shí)壓縮比提高后汽油機(jī)有個(gè)背反要素就是爆震，在缸內(nèi)直噴技術(shù)出現(xiàn)前由于爆震的限制汽油機(jī)壓縮比一直不高，但即使是現(xiàn)在汽油機(jī)壓縮比也不可能達(dá)到柴油機(jī)的高度，我們最近做的壓縮比12.8的發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)比較接近普通家用車(chē)的極限了，就這樣爆震控制起來(lái)也比以前低壓縮比的難很多。而且壓縮比一超過(guò)12在高進(jìn)氣溫下還會(huì)產(chǎn)生叫プレイグ的現(xiàn)象（不同于爆震），給標(biāo)定又平添很多麻煩。 至于柴油機(jī)壓縮比越來(lái)越小，我暫時(shí)想不到什么理論支持，請(qǐng)相關(guān)方面專(zhuān)家補(bǔ)充。 總而言之個(gè)人認(rèn)為在現(xiàn)有技術(shù)下汽油機(jī)和柴油機(jī)的壓縮比不會(huì)趨于一致。另外汽油機(jī)和柴油機(jī)的區(qū)別可不只有引燃方式。 【JimmyZhu的回答(1票)】: 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō), 柴油機(jī)降壓縮比是因?yàn)榻档蛪嚎s比后NOx排放會(huì)大幅度改善 柴油機(jī)主要是歐洲在用,歐6標(biāo)準(zhǔn)出來(lái)之后排放壓力大增,要達(dá)標(biāo)最便宜的手段就是降低壓縮比 汽油機(jī)是因?yàn)橹眹娖占?理論壓縮比和膨脹比一定相等,膨脹比提高熱效率提高,為了提高熱效率當(dāng)然是壓縮比越高越好了,NOx排放方面,直噴汽油機(jī)的排放壓力還沒(méi)有到柴油機(jī)那種程度,主要靠廢氣再循環(huán)解決 【知乎用戶(hù)的回答(1票)】: 好吧，忍不住來(lái)答了。 先科普 為什么壓縮比越大越好？ 根據(jù)熱力學(xué)otto循環(huán)的定義，壓縮比越大，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率越高（具體自己google） 為什么汽油機(jī)的壓縮比沒(méi)有柴油機(jī)高？？ 關(guān)鍵在于爆震，汽油機(jī)為預(yù)混合燃燒，在進(jìn)氣管中形成油氣混合物，然后火花塞點(diǎn)燃。正常的燃燒是靠近火花塞的地方先燃燒，然后擴(kuò)散到整個(gè)氣缸。但是，凡事都有個(gè)但是，當(dāng)壓縮比過(guò)高了以后，缸內(nèi)的燃燒過(guò)程并不這么理想話，在遠(yuǎn)離火花塞的一端，由于可能存在的炙熱點(diǎn)會(huì)引燃可燃?xì)怏w，導(dǎo)致燃燒速度過(guò)快，導(dǎo)致缸內(nèi)壓力上升過(guò)快?？赡芑钊€沒(méi)有過(guò)上止點(diǎn)，缸內(nèi)就已經(jīng)達(dá)到最大爆發(fā)壓力（最理想的位置是上止點(diǎn)后15度左右，沒(méi)記錯(cuò)的話），這樣就降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，和效率，并且由于缸內(nèi)壓力過(guò)大，對(duì)于機(jī)體也是有極大傷害的。 而柴油機(jī)就沒(méi)有這個(gè)顧慮，為啥呢？因?yàn)樗麎嚎s的是空氣，在壓縮將近結(jié)束的時(shí)候，再往缸內(nèi)噴油，由缸內(nèi)的高溫空氣引燃柴油。而空氣隨便你怎么壓都不會(huì)自己燒起來(lái)，所以理論上壓縮比可以無(wú)限高，但是，凡事還是有個(gè)但是，壓縮比太高了對(duì)機(jī)體強(qiáng)度的要求就增加了，而且效率上升也越來(lái)越小，所以性?xún)r(jià)比就低了。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)氣管?chē)娪偷膲嚎s比極限在12以下，但是現(xiàn)在有些機(jī)器確越來(lái)越高，已經(jīng)超過(guò)了12，為啥？ 因?yàn)閲娪头绞阶兞税?，變成缸?nèi)直噴了，因?yàn)樵诟變?nèi)噴油的過(guò)程中，油滴汽化可以吸收一部分熱量，等于變相冷卻了氣缸，所以汽油機(jī)的壓縮比可以突破這個(gè)極限，但是雖然是突破了，但是也不可能一直高下去... 柴油機(jī)為啥要降壓縮比 一是環(huán)保，而是轉(zhuǎn)速上升，降壓縮比可以降低一些缸內(nèi)最高溫度，這樣可以適當(dāng)降低NOx排放，由于柴油機(jī)轉(zhuǎn)速上升，如果繼續(xù)保持這么高的壓縮比的話對(duì)機(jī)體的強(qiáng)度要求又要再進(jìn)一步提高，然后性?xún)r(jià)比又不劃算了。 兩者未來(lái)的壓縮比應(yīng)該是不會(huì)一直的，這個(gè)是汽油和柴油的特性決定的，揮發(fā)性，易燃性，汽油遠(yuǎn)比柴油高，我曾經(jīng)見(jiàn)過(guò)漏了一地板的柴油，慌都不慌，找塊抹布慢慢擦。但是要是滴個(gè)一小灘汽油，尼瑪恨不得把整個(gè)實(shí)驗(yàn)樓的電源都關(guān)了。 兩者壓縮比一直的話，高了汽油機(jī)爆震分分鐘給你甩個(gè)螺栓出來(lái)，低了，一腳油門(mén)下去，柴油機(jī)騰云駕霧的（燃燒溫度低pm大）。 另外兩者其他裝備也不一樣，噴油壓力，后處理等等等等。 有合體的技術(shù)嗎？？ HCCI算么,但是這貨什么時(shí)候燒不可控啊... 【陳天的回答(0票)】: 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)也不都是追求高壓縮比，進(jìn)氣增壓到一定水平壓縮比就沒(méi)必要太高了，a45 amg 的m133發(fā)動(dòng)機(jī)它升功率是181匹每升但壓縮比只有8.6，靠的是它1.8bar的增壓器。 這個(gè)思路和柴油機(jī)降低壓縮比靠提高進(jìn)氣增壓思路是一樣的?？紤]到其他因素，比如nvh ，追求相同的動(dòng)力性，高增壓比和低增壓比高進(jìn)氣增壓中當(dāng)然選擇后者。 【MorChan的回答(0票)】: 從熱力學(xué)理論理論循環(huán)來(lái)說(shuō)，壓縮比越大，熱效率就越高。我想這是汽油機(jī)試圖適量提高壓縮比的原因。 現(xiàn)在汽油機(jī)用直噴且提高壓縮比確實(shí)是在某種程度上柴油機(jī)化。 但題主說(shuō)的未來(lái)區(qū)分柴油機(jī)和汽油機(jī)就看有無(wú)火花塞，有待商榷啊。 柴油機(jī)壓縮比降低的趨勢(shì)，與越來(lái)越先進(jìn)的柴油供給有一定的關(guān)系。共軌系統(tǒng)、高壓噴射等可使柴油進(jìn)入缸內(nèi)后更好的霧化，更容易被壓燃。就可以適當(dāng)減小壓縮比，以避免產(chǎn)生過(guò)大壓力升高率而造成工作粗暴。 原文地址:知乎 |
|
|
