本篇文章给大家谈谈《柴油发动机和汽油发动机扭矩》对应的知识点,希望对各位有所帮助。
本文目录一览:
- 1、为什么柴油机的扭矩很高,柴油车的加速却没那么好?
- 2、柴油发动机达到最大扭矩转速后,加大油门还有用吗?
- 3、有人说柴油轿车比汽油轿车更有动力,是这样的吗?
- 4、柴油机改涡轮增压能提升多少?
- 5、柴油车比汽油车的扭矩大?
- 6、柴油机扭矩那么大,为何车子的速度上不来?
为什么柴油机的扭矩很高,柴油车的加速却没那么好?
这是由柴油的燃烧特性决定的,正因为其这种燃烧特性导致了柴油发动机与汽油发动机不同的工作方式。柴油发动机和汽油发动机相比虽然也要经过吸气、压缩、做功和排气四个行程,但由于这两种燃料的燃烧特性不同,它们之间采用了不同的点火方式。普通汽油发动机在进气时是吸入的油气混合物,而这些混合气体在压缩以后通过火花塞将其点燃。而柴油发动机在进气行程吸入的是纯空气,当压缩行程时活塞快接近上止点时,柴油机的喷油泵将柴油加压通过喷油器喷入气缸,与压缩后的高温高压空气混合形成可燃混合气。由于柴油发动机的压缩比很高,所以在压缩终止后气缸内的压力和温度仍然很高,大大超过柴油的自燃温度,因此在很短的时间内便与空气混合立即自燃。这时气缸内压力、温度同时升高,在高压的推动下,活塞向下运动并带动曲轴旋转做功,废气经排气管排放到大气中。柴油发动机并没有点火系统,它是采用压燃式的,而汽油发动机才是真正由点火系统“点燃”的。
柴油发动机采用这样的“点火”方式是由于其燃烧特性决定的。柴油与汽油截然不同,不容易被点燃,柴油这种特性导致了其燃烧速度很慢而且柴油发动机这样的压燃方式也注定发动机难以将转速设计得很高,因为无论从燃烧速度还是“点燃”的方式来看,柴油发动机的“点火”和燃烧速度都不可能达到汽油发动机的水平。因此柴油发动机的转速一般都不高。发动机的功率是通过扭矩乘以转速得来,在扭矩一定的前提下转速越小它的功率值也就越小。在汽油发动机领域一般也都是通过提升发动机转速的方法来获得更大的功率,因为相对于扭矩来说提升转速更容易实现。而柴油发动机由于燃烧特性,它的燃烧速度无法满足更高的转速,从而限制了其功率的提升,所以一般柴油发动机的最大功率值都不是很大。
柴油的燃烧特性决定它不可能像汽油机那样发动机转速很高,那就只能在发动机扭矩的提升上下功夫。柴油发动机会通过加大活塞行程使用更长的连杆等方法来提升扭矩,汽油发动机也可以通过这种方式来获得更大扭矩,但这种方法会以降低发动机转速来换取发动机的扭矩的,降低转速则意味着降低发动机功率,因此在汽油发动机领域会考虑一个折衷的选择以获得更大的功率。柴油发动机就不存在这个问题,因为它的转速不高是由于燃烧特性决定的,即使将连杆变短了,转速还是无法提高,不如采用更长的连杆来获得更大的扭矩。
柴油发动机达到最大扭矩转速后,加大油门还有用吗?
由于柴油的燃烧特性,正是由于这种燃烧特性,使得柴油机和汽油机的工作方式不同。我们知道柴油机和汽油机都要经历吸气、压缩、做功和排气四个冲程,但由于这两种燃料的燃烧特性不同,所以采用的点火方式也不同。我们知道普通汽油发动机吸入空气时是油和气体的混合物,空气被压缩后由火花塞点燃。柴油机在进气冲程吸入纯空气。当活塞在压缩冲程中接近上止点时,柴油机的喷油泵通过喷油器将柴油喷入气缸,并与压缩的高温高压空气混合形成可燃混合物。
内燃机没有确定的工作转速,它能适应的转速范围相当大。而且不同负载下达到额定转速的油门是不一样的,比如怠速,稍微油门就会达到高速,还有什么动力?此外,最大功率速度不是最大扭矩速度。每台发动机都会明确标明最大扭矩转速,但是没有最大功率转速,只有额定功率,或者因为负载的原因,这个最大功率就是最大油门,而转速是不确定的。接下来我会回答你的问题。柴油机的最大扭矩转速确实高于汽油机。
比如汽油机2000转,柴油机就将近5000转。然而,两者的怠速是不同的。柴油发动机在最大扭矩转速以上不能提高多少转速,但汽油发动机仍然有很大的转速提升。由于柴油机压缩比高,压缩终止后气缸内的压力和温度仍然很高,大大超过了柴油的自燃温度,因此会与空气混合,在短时间内立即自燃。这时,气缸内的压力和温度同时上升。
在高压的驱动下,活塞向下运动,带动曲轴转动做功,废气通过排气管排入大气。所以我们可以看到,柴油发动机没有点火系统,它采用的是压燃式点火,汽油发动机是真的被点火系统“点燃”了。造成这种差异的原因是汽油发动机和柴油发动机的压缩比、点火提前角等有很大的不同。汽油机的最大扭矩转速只比怠速高一点点,而柴油机的最大扭矩转速非常接近高速。
有人说柴油轿车比汽油轿车更有动力,是这样的吗?
家用汽车选择汽油好还是柴油好?类似的问题不胜枚举,然而参考乘用车型的主力选项,答案似乎又是没有争议的;因为主流的三类载客车型中,似乎仅存两台柴油动力选项了,而且还都是硬派越野车型,比如五十铃牧游侠和大通D90Pro,这是为什么呢?
原因在于「买方市场」主导车企的产品规划,说白了就是用户需要什么样子的汽车,车企就会生产哪种车型;而全球范围内主流车市的用户需求,都是NVH(噪音·振动·声振粗糙度)理想的汽油发动机,下面先来了解两类发动机的运行原理与NVH差异吧。
点火方式差异
「点燃式·做功」是汽油发动机的运行基础(点火方式),目前汽车与摩托准备的内燃机,均为活塞往复循环式·四冲程内燃式热机,运行步骤如下。
进气喷油
压缩蒸发
点火做功
排气进气
汽油发动机的压缩冲程设计比较保守,活塞的“压缩比”会比较低,一般为≤15:1。压缩比的概念是气缸总容积减去活塞上下运动扫过的容积(燃烧室空间),与总容积的比值。
比值越大等于活塞压缩行程越大,说白了就是活塞压缩空气的程度更大;空气在压缩的过程中会出现分子的不规则运动,分子的摩擦碰撞会产生热能。
也就是说压缩比越大缸内的压力与温度都会更高,如果高于燃油的燃点则会直接引燃混合油气;这种方式是柴油机的点火方式,特点为动能转化效率很高,不过做功时产生的振动也会比较强。因为活塞上行到止点(最高点)的瞬间,混合油气随即就会爆燃做功;活塞面对热能的不规则撞击程度也会很大,程度大到机体也会产生共振,比如下图组的状态。
图1:柴油机的压缩止点极限概念
图2:怠速中的柴油机装饰盖共振
知识点:发动机会通过机脚与车架固定,振动程度大则会通过机脚将振动本质的撞击力传导至车身,于是车内的档杆、座椅甚至中控台也会共振并产生噪音。虽然优秀的的柴油动力汽车可以做到程度相当于汽油动力汽车,但极限也只是同级车辆对比的“接近”而已。
上文描述似乎在暗示汽油发动机的NVH的水平高,其实事实情况就是这样;原因在于汽油机的压缩比低(柴油机可达20:1左右),足够低的压缩比决定了活塞上行止点不会太夸张,压缩产生的温度是不足以让汽油自燃的。
所以燃烧做功就必须通过其他设备点燃油气,方式是利用火花塞超2.2万伏特的高压电弧引燃;而点火的瞬间活塞已经开始往下运转,热能则会一定程度的按照下行方向推动活塞,这种运行流程可以有效降低活塞与机体的振动,NVH水平自然会好得多,也更能满足用户安静驾车的需求,不过这只是原因之一。
性能油耗
1:柴油发动机的中低转速输出马力普遍更大,因为压燃点火的目的就是提高发动机的扭矩。
扭矩×转速÷9549×1.36=马力,大扭矩则能够实现大马力,柴油汽车的初段加速感是很好的;但是以80-120km/h的时速驾驶,期间的加速能力会相当差。原因为柴油机运行中的振动比较强,高强度振动等同于高强度的磨损;如果发动机以很高的转速运转则无法控制磨损(使用寿命)。
所以柴油机的转速峰值也只是4000rpm左右,而且扭矩平均在2500转节点就会开始下滑;扭矩和转速是相乘的关系,马力的驱动力是恒定不变的,低转速输出的马力足以实现中低车速区间的理想加速感,而完全没有高转速则无法让马力达到很高的标准,车辆极速与高车速加速能力必然会差。
(主流2.0T排量的柴油发动机,最大马力平均在≤163PS的范围内)
2:汽油发动机曾经的中低转速输出马力普遍更小,因为点燃式的流程会损耗部分扭矩(热能),平稳运行和超大扭矩只能二选其一。
但随着涡轮增压技术的不断进步,相同排量的汽油机最大扭矩也可以很高了,比如2.0T柴油机在280-400N·m区间,汽油发动机完全重合。不过点火方式还是决定了振动强度会更低,所以这种机器的转速则可达到≤7000rpm,基数增大则最大马力肯定会更高,在限速范围内的加速体验显然要更加理想,那么综合静音与加速优势,汽油机则更适合家用汽车。
油耗差异:柴油发动机普遍会更省油。这样的描述看似有些“反科学”,因为在动力相当的前提下,只要传动效率和整备质量也相同,油耗就应该是一样的,但是别忘记燃油类型还存在差异。
汽油燃烧温度1200℃
柴油燃烧温度1800℃
火焰温度的600度差异,说明的是等量燃油在燃烧反应过程中,转化出的扭矩是更大的;大扭矩能够以低转速输出大马力,家用代步汽车主要在城市道路以中低车速行驶,过程中的发动机转速总不会很高,所以油耗才会更低。
不过这只是理论层面的结论,由于各大车企都基本放弃了对柴油机的研发投入,结果造成了相同排量的柴油机扭矩还不如汽油机大;很多2.5-3.0T的柴油机扭矩还不足300N·m,但是2.0T一线机型至少在350N·m以上。那么在排量(喷油量)相同的前提下,同样的转速实现的马力与车速反而更低,想要追平就要拉升转速,油耗只会比汽油机更高。
柴油机改涡轮增压能提升多少?
自然吸气的柴油机可以直接加装涡轮增压器。只是改装以后会影响发动机使用寿命,这点车主要权衡。
涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量,从而提高发动机的功率和扭矩,让车子更有劲。一台发动机装上涡轮增压器后,其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。这样也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。就拿我们最常见的1.8T涡轮增压发动机来说,经过增压之后,动力可以达到2.4L发动机的水平,但是耗油量却比1.8发动机并不高多少,在另外一个层面上来说就是提高燃油经济性和降低尾气排放。
在改了增压之后,发动机在工作时候的压力和温度都大大升高,因此发动机寿命会比同样排量没有经过增压的发动机要短,而且机械性能、润滑性能都会受到影响。
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柴油车比汽油车的扭矩大?
这是由于柴油的燃烧特性决定的,也正因为其这种燃烧特性,导致了柴油发动机与汽油发动机不同的工作方式。
我们知道柴油发动机和汽油发动机相比虽然也要经过吸气、压缩、做功和排气四个行程,但由于这两种燃料的燃烧特性不同,它们之间采用了不同的点火方式。普通汽油发动机在进气时是吸入的油气混合物,而这些混合气体在压缩以后,通过火花塞将其点燃。而柴油发动机在进气行程吸入的是纯空气,当压缩行程时活塞快接近上止点时,柴油机的喷油泵将柴油加压通过喷油器喷入气缸,与压缩后的高温高压空气混合,形成可燃混合气。由于柴油发动机的压缩比很高,所以在压缩终止后气缸内的压力和温度仍然很高,大大超过柴油的自燃温度,因此在很短的时间内便与空气混合立即自燃。这时气缸内压力、温度同时升高,在高压的推动下,活塞向下运动并带动曲轴旋转做功,废气经排气管排放到大气中。因此我们可以看出,柴油发动机并没有点火系统,它是采用压燃式的,而汽油发动机才是真正由点火系统“点燃”的。
柴油发动机采用这样的“点火”方式,是由于其燃烧特性决定的。柴油与汽油截然不同,它不容易被点燃,像我们平时直接用火苗去点燃一碗柴油,是很难点燃的。柴油这种特性导致了其燃烧速度很慢,而且柴油发动机这样的压燃方式也注定发动机难以将转速设计得很高,因为无力从燃烧速度还是“点燃”的方式来看,柴油发动机的“点火”和燃烧速度都不可能达到汽油发动机的水平。因此柴油发动机的转速一般都不高。
我们知道,发动机的功率是通过扭矩乘以转速得来,在扭矩一定的前提下转速越小它的功率值也就越小。在汽油发动机领域,工程师们一般也都是通过提升发动机转速的方法来获得更大的功率,因为相对于扭矩来说,提升转速更容易实现。而柴油发动机由于燃烧特性,它的燃烧速度无法满足更高的转速,从而限制了其功率的提升,所以一般柴油发动机的最大功率值都不是很大。由于柴油的燃烧特性决定它不可能像汽油机那样发动机转速很高,那就只能在发动机扭矩的提升上下功夫。所以一般来说,柴油发动机的设计师会通过加大活塞行程使用更长的连杆等方法来提升扭矩,实际上汽油发动机也可以通过这种方式来获得更大扭矩,但因为这种方法会以降低发动机转速来换取发动机的扭矩的,降低转速则意味着降低发动机功率,因此在汽油发动机领域会考虑一个折衷的选择,以获得更大的功率。柴油发动机就不存在这个问题,因为它的转速不高是由于燃烧特性决定的,换句话说,即使将连杆变短了,转速还是无法提高,不如采用更长的连杆来获得更大的扭矩。这就是柴油发动机普遍扭矩偏大的主要原因。
说了这么多了,功率和扭矩的大小对于柴油发动机的影响有多大呢?柴油发动机通常会在很小的转速下就能获得很高的扭矩,扭矩对于货车来说是能拉多少货起步,如果扭矩不足就起步困难,对于越野车来说,就决定能爬多少度的坡,扭矩不足就上不去等等。而功率高低体现在一辆车能跑多快也就是这辆车的极速。所谓的“汽油发动机没有柴油发动机有劲”,这个“有劲”指的就是扭矩大,能够拉动更多的货物或者上更陡的坡。但这并不是所有人的感觉,对于喜欢体会加速性的驾驶员来说,他并不会觉得柴油车有劲,因为柴油发动机的响应速度慢,转速提升慢,而且峰值转速很低,从而导致整体加速性不如汽油发动机好。
资料来源:新浪博客
柴油机扭矩那么大,为何车子的速度上不来?
柴油动力汽车对于现在的高速车辆来说还是比较少见的。柴油发动机最大的特点就是车辆扭矩大。与汽油机相比,柴油机的扭矩有很多方面。但是,开了柴油发动机的车之后,你会发现,虽然强劲,但车就是跑不起来?柴油车跑不起来,也就是说扭矩和转速其实没有相关性。
这里需要明确的是,车速和变速箱有关,扭矩和扭力是恒定的。不管你的扭矩是多少,作为一个变速箱,它都会改变起步扭矩和扭力来提高车速。发动机的扭矩大,只靠短时间发出的动力做功。
根据变速箱和发动机的转速比,发动机转速越快,输出扭矩会越低,而发动机转速越慢,输出扭矩会越快,这正好说明了柴油发动机的转速比汽油发动机的转速低很多,而且使用柴油发动机的车辆本身就要求载重大,不要求转速,所以还是限制其转速来提高强度比较好。
对比变速箱和发动机的转速比,发动机转速越快,输出扭矩越低,而发动机转速越慢,输出扭矩越快,这恰恰说明柴油机的转速低于汽油机,而使用柴油机的车辆本身要求高负荷,不需要速度,所以会限制其转速来提高马力。就柴油车而言,这种情况也来自于扭矩和扭力。
想要有足够的动力,就必须限制转速,转速越快,内燃机的性能才能越好。无论柴油机还是汽油机,动力决定一切,扭矩和发动机转速共同决定发动机的功率。汽油的发动机转速高,启动扭矩不大,必须用高减速比(低档)来放大扭矩。随着车速的提高,汽油机的扭矩逐渐增大,所以在小型车上跑得很快。扭力指的是力,即瞬时加速度,而功率决定加速度。简而言之,对于柴油发动机来说,这种情况也是因为扭矩和扭力。想要强大,就需要限制速度,越转越多,这样才能充分发挥其内在性能。
关于《柴油发动机和汽油发动机扭矩》的介绍到此就结束了。