奧迪Q73.0TDI暗夜之精靈 關(guān)注Q7已經(jīng)是很多年的事了。從看見他的那刻起,就為他豪華大氣的外表所吸引。但是經(jīng)濟(jì)能力有限4.2這個(gè)排量對(duì)我來說只是渴望而不可及。3.6對(duì)于2噸重的車身顯然有些力不從心。在加上20左右的油耗,只能在心中默默地欣賞了。終于好消息傳來Q7要出柴油版,這對(duì)于我簡直是個(gè)驚喜。趕緊在各大汽車論壇開始惡補(bǔ)關(guān)于柴油車的一切知識(shí)。其中途銳大眾鐵托老兄關(guān)于途銳TDI的帖子是我看的最詳細(xì)的。他對(duì)柴油車的見解可謂精辟獨(dú)到。下面引用一下請(qǐng)鐵托兄不要收我版費(fèi)
。評(píng)價(jià)一部發(fā)動(dòng)機(jī),通常都關(guān)注下面幾個(gè)方面的表現(xiàn):最大功率值,最大扭矩值,運(yùn)轉(zhuǎn)平順性,燃油經(jīng)濟(jì)性,噪音,可靠性,重量,排放標(biāo)準(zhǔn)。這些環(huán)節(jié)既相互依存又相互制約,先從最容易理解的扭矩入手。汽車要移動(dòng),必須要受到牽引力的推動(dòng),這個(gè)牽引力就來自于發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出端的扭矩,通過變速箱(這里和變速器發(fā)生了聯(lián)系,相關(guān)問題后面再講,現(xiàn)在集中討論發(fā)動(dòng)機(jī))及其它傳動(dòng)部件最后傳遞到車輪,扭轉(zhuǎn)車輪帶動(dòng)汽車移動(dòng)。曲軸的扭矩又來自于活塞做功沖程中通過連桿傳遞給它的扭矩,而活塞所受到的推動(dòng)力又來自于燃料燃燒時(shí)體積急劇膨脹而產(chǎn)生的強(qiáng)大壓力。 很顯然牽引力總是越大越好的,換個(gè)說法就是扭矩值越大越好。而在這一環(huán)節(jié)上,柴油引擎比汽油引擎具有先天優(yōu)勢。 常理都知道,柴油用火柴去點(diǎn)也不容易被點(diǎn)燃,而汽油給個(gè)火星它就燎原。其物理化學(xué)意義就在于相比汽油,柴油需要吸收更多的熱量才能被點(diǎn)燃。 通常的四沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),在吸氣階段是按一定的空燃比將空氣和汽油混和物一起吸入氣缸,壓縮沖程充分壓縮混合和升溫后由火花塞放電將油氣混和物點(diǎn)燃,汽油燃燒體積急劇膨脹,導(dǎo)致缸內(nèi)溫度壓力大幅提高從而推動(dòng)活塞做功。 理論上柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也可以像汽油機(jī)一樣靠火花塞完成點(diǎn)燃,但前面說過,柴油需要的點(diǎn)燃能量比汽油高得多,如果還是用火花塞的話,就需要一個(gè)遠(yuǎn)比汽油機(jī)龐大得多的供電點(diǎn)火系統(tǒng), 這無疑是不便而且代價(jià)過于昂貴的方案,你能想象用一個(gè)比現(xiàn)在汽車上的電瓶大N倍的電瓶嗎?而且大幅度提高點(diǎn)火能量,必然采用大電流和高電壓,這無疑也增加安全隱患。 很顯然必須另尋捷徑去解決柴油的點(diǎn)燃問題,一個(gè)叫DIESEL的工程師巧妙地解決了這個(gè)問題。前面提到內(nèi)燃機(jī)工作過程中有一個(gè)壓縮沖程,任何氣體在被壓縮的過程中溫度都會(huì)升高,壓縮的程度越高溫度也就會(huì)升的越高,干脆就向高壓縮率的空氣直接噴射柴油,用足夠高溫的空氣來點(diǎn)燃柴油做功。形象點(diǎn)的說法就是汽油是被點(diǎn)燃的,而柴油是被壓燃的。 由此,柴油機(jī)吸入和壓縮的全部是空氣,而不像汽油引擎吸入和壓縮的都是空氣和汽油混和物。空氣可以根據(jù)需要無限制的壓縮;而油氣混合物就不能無限制壓縮,因?yàn)閴嚎s要提升混合氣體的溫度,汽油所需的點(diǎn)火能量是較低的,壓縮超過一定程度,油氣混和物就會(huì)發(fā)生自燃甚至爆炸。不受控制的能量顯然無法被利用,所以傳統(tǒng)的汽油機(jī)壓縮比最多能到11,還必須使用辛烷值高的(相對(duì)燃點(diǎn)高點(diǎn))的高標(biāo)號(hào)汽油,而柴油機(jī)隨便就可以承受高達(dá)20的壓縮比。 鑒于上述原因,柴油機(jī)先天就具有高壓縮比(衡量壓縮程度的指標(biāo))的優(yōu)勢。那高壓縮比又意味著什么? 想必大家都看過電影里早期火藥時(shí)代打槍放炮的鏡頭,士兵填充好火藥后,都會(huì)拿一個(gè)桿子使勁桶幾下才開火。這個(gè)動(dòng)作的目的就在于壓緊壓實(shí)火藥,使它爆燃的時(shí)候擁有更大的威力。我們玩的鞭炮,用紙把火藥裹得緊緊得也是出于這個(gè)道理。如果這你都還沒想通,沒讀過書你總打過架吧?拳頭握得越緊打人越疼你總該知道吧?如果你連架都沒打過。。。你還算個(gè)男人嗎?不是男人,你開什么途銳???! 壓縮比越高,燃油燃燒就越充分越猛烈,產(chǎn)生對(duì)活塞的壓力也就越高,這是驅(qū)動(dòng)汽車扭力的根本來源,很顯然,柴油發(fā)動(dòng)機(jī)比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)做功沖程中的平均缸壓值高得多,就可以提供高得多的輸出扭矩。 現(xiàn)代先進(jìn)的直噴汽油機(jī)也是借鑒了柴油機(jī)的工作模式對(duì)傳統(tǒng)汽油機(jī)的改進(jìn),它不在吸氣過程中吸入油了,而是在壓縮過程中分層直接向氣缸內(nèi)注入燃油,這將汽油機(jī)承受的壓縮比極限提高至13,明顯的提升了扭矩和功率輸出。盡管如此,和柴油機(jī)能達(dá)到的高度還是沒法比。3.6FSI就是應(yīng)用了直噴技術(shù)(壓縮比12.5,要求97號(hào)以上汽油),其扭矩是360N.m/2500轉(zhuǎn),這對(duì)汽油機(jī)來說是一個(gè)相當(dāng)不錯(cuò)的成績了,但和TDI 的550N.m/2000轉(zhuǎn)成績比,還是差距巨大。 高壓縮比自然需要活塞更大的行程,柴油燃燒速度的相對(duì)緩慢,也決定了需要一個(gè)相對(duì)長的活塞行程以有足夠的時(shí)間和空間釋放它燃燒的能量。較長的沖程必然需要曲軸更大的偏離度,這等于又增加了力臂。力量增加,力臂也增加,雙重強(qiáng)化下,柴油機(jī)的扭矩優(yōu)勢無可撼動(dòng),這等于讓途銳在低速區(qū)像一頭蠻牛一樣的有力! 俗話說:起步靠扭矩,極速靠功率。在功率方面柴油機(jī)相比汽油機(jī)又是什么狀態(tài)呢? 功率是發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo),它代表單位時(shí)間內(nèi)汽車做功的能力。功率越高,代表單位時(shí)間內(nèi)汽車克服阻力移動(dòng)的距離越長,也就是速度越快,這就是通常所說的極速靠功率的概念。 功率的大小和扭矩及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速密切相關(guān),功率等比例與扭矩*轉(zhuǎn)速之積。要獲得更大功率,提升其最高轉(zhuǎn)速也是一個(gè)重要途徑。形象點(diǎn)理解,轉(zhuǎn)速越高表明單位時(shí)間里燃燒燃油的次數(shù)(總量)越多,釋放的熱能轉(zhuǎn)化的機(jī)械能也越多,干的活兒當(dāng)然也就越多了。 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在扭矩方面有巨大優(yōu)勢,但在轉(zhuǎn)速方面又面臨巨大劣勢。 發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸是圍繞軸心做圓周運(yùn)轉(zhuǎn)的,但曲軸、活塞及連桿等所有運(yùn)動(dòng)部件又不是圍繞軸心呈勻質(zhì)分布的。大家都知道,輪胎出現(xiàn)動(dòng)平衡失衡,車輛就會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。輪胎平衡的偏差也就十幾克而已,尚且造成如此明顯的振動(dòng),對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部那些動(dòng)輒幾公斤的運(yùn)動(dòng)部件,其高速運(yùn)動(dòng)造成的振動(dòng)該有多么劇烈? 采用了多缸技術(shù),平衡塊設(shè)置等等措施,我們能大幅度的降低和控制振動(dòng),使其在可用范圍內(nèi),但振動(dòng)問題永遠(yuǎn)無法完全避免。即使設(shè)計(jì)出理論上零振動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī),由于加工制造必然存在的誤差,結(jié)果也是不能100%的消除振動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高,其振動(dòng)問題越突出也越難解決。 前面說了,柴油機(jī)燃燒壓力高,推力大,換種說法就是相對(duì)汽油機(jī)其工作方式更為粗暴,必然導(dǎo)致更大的振動(dòng)和噪音。同時(shí)要承受柴油機(jī)的工作壓力,發(fā)動(dòng)機(jī)的所有部件都需要更高的強(qiáng)度,就是缸體更厚、連桿曲軸更粗壯,部件重量大幅度增加。越大質(zhì)量的部件,其運(yùn)動(dòng)的平衡性越難控制,再加上其長行程帶來的大偏心度,可以說柴油機(jī)在振動(dòng)問題上全面處于天然劣勢。再加上柴油相對(duì)緩慢的燃燒速度限制,柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速面臨雙重困難,轉(zhuǎn)速提升難度巨大且成本高昂。 雖然現(xiàn)代技術(shù)已經(jīng)能在5000轉(zhuǎn)以內(nèi)解決振動(dòng)和噪音問題,但進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)速一直無法取得有效的突破,而汽油引擎對(duì)轉(zhuǎn)速的提升相對(duì)輕松得多,整體而言,汽油機(jī)更易獲得更大的輸出功率。這就不難理解那些以速度為賣點(diǎn)的車型,都使用高轉(zhuǎn)速大功率汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)狀, BMW330 可達(dá)7000轉(zhuǎn),M3和RS4可達(dá)8400轉(zhuǎn),而F1更是高達(dá)2萬轉(zhuǎn)的恐怖轉(zhuǎn)速。 3.6FSI的最高轉(zhuǎn)速是6500轉(zhuǎn),而TDI只有4400轉(zhuǎn)。為提升功率,VW祭出渦輪增壓。 渦輪增壓相當(dāng)于我們用的鼓風(fēng)機(jī),強(qiáng)制提升進(jìn)氣壓力,也就是說讓每一個(gè)吸氣行程吸入更多的空氣,就可以燃燒更多的燃料以提升功率密度。渦輪技術(shù)被證明是非常有效而廉價(jià)可靠的,除了導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)輸出平順性略有降低外(因渦輪開啟介入有一個(gè)閥值,開啟前后的工況變化較明顯),其它都是優(yōu)點(diǎn)。由于渦輪的強(qiáng)力助陣,TDI挽回了在功率方面的劣勢,3.0的排量獲得了240馬力的輸出功率,功率密度(衡量功率技術(shù)的指標(biāo))80馬力/升,和其它幾款我熟悉的汽油機(jī)比,VW 2.8V6,190馬力,68馬力/升;VW 3.6VR6 FSI,280馬力,78馬力/升;BMW 3.0L6,255馬力,85馬力/升(這可是最先進(jìn)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)了喲),并不落下風(fēng)。 引用鐵托兄的數(shù)據(jù)也是叫大家更感性的了解一下柴油發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于一部SUV的真正意義。 |
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