可變氣門技術最根本的目的到底是為了省油與排放還是為了在不改變排量的情況下提升動力表現?或是兼而有之?
我只是想交流看法看看大家怎麼想的,各大國內汽車媒體的此類文章都看過,想讓大家分享一下自己的看法,最好深入淺出,文字精簡,盡量不要長篇大論。美國部分OHV V8不用VVT照樣省油啊(真的很省油.看看38號就知道啦),
謝邀
充氣效率,也有說充量係數的,反應的是進氣過程的完善程度。是衡量發動機氣缸,氣道,氣門這三者組成的系統(pumping device)的泵吸能力的指標。
先來看看充量係數的定義:
內燃機每循環實際吸入氣缸的新鮮充量m1與以進氣管內狀態充滿氣缸工作容積的理論充量m2之比。
然而當我們討論充量係數的時候,一般指的是在發動機節氣門全開的時候,這一點很重要。
對於汽油機,在部分工況,也就是節氣門沒有全開的時候,缸內廢氣殘餘係數很高,因此不去談論什麼充量係數。
影響充量係數的指標很多,比如
燃油的性質(主要是揮發性);氣道的熱輻射對進氣的加熱;進排氣系統壓力差;壓縮比;轉速等等。
而一般而言,充量係數高僅說明發動機換氣系統的屌不屌,並不與燃油經濟性扯上關係,當然好處或多或少還是有的。
但是發動機還是在不遺餘力的提高充量係數。
因為一方面是降低了發動機進排氣損失,另一方面是發動機「肺活量」大了,潛在的最大engine power也更大。
-------------------------------------------------8-21更新-------------------------------------------------------------------------
發動機的可變氣門技術
總的來說有可變氣門正時和可變氣門升程,擴展一下還有可變歧管長度
而在市場上比較常見的有本田的VTEC系統,寶馬VANOS系統,豐田的VVT-i系統
這些系統的功效基本上都是根據發動機或者汽車的工況來即使調整進氣,使之與當前駕駛員需求相匹配。
舉個栗子,在低速時,就需要採用較小的氣門升程,一方面發動機對新鮮空氣的需求不那麼大,另一方面也是為了防止在進排氣門同時開啟時,進入到缸內的新鮮空氣被排出。
在高速時,應當具有較大的氣門升程,以最大程度的降低進氣阻力,並提高充氣係數,滿足發動機在高速時的動力需求。
就像走路時,心跳慢,對空氣需求少,所以用鼻子呼吸即可滿足
當跑起來時,心跳加速,對空氣的需求大,而狹窄的鼻孔與較大的空氣量需求產生了矛盾,所以此時改用換氣量比較大的嘴巴呼吸,以滿足進氣量需求。
可以說這些都是附帶品吧
需要注意的是
這些可變氣門技術主要的目的是為了使進排氣損失減小,發動機換氣是要耗功的,因為發動機在泵氣吸氣;從這一點來講,充量係數好像跟燃油經濟性掛的上鉤。
且其進氣形式能夠柔性的與發動機工況相匹配,所以對於油耗和排放來說,或多或少都會有一定的好處,至於有多大的提升,這個不好說。而且這種好處,也是結合了其他改進而達到的。
假設題主已經了解四衝程發動機的基本運作原理。
提高充氣效率就是提高每次做工氣缸吸入的空氣體積,其中的有效作用就是增加吸入的氧氣量,發動機根據氧氣的量來判斷噴多少油。氧氣量多了,噴油多了,每次做功的實際能量輸出就大了,直觀的體現是發動機有勁兒了。
燃油效率的提升則是說燃燒同樣的燃油能做的功變多了,根據上段描述發現如果其他條件不變,勁兒大了還是因為燃油噴多了。所以單純說充氣效率的話跟燃油效率沒多大關係(當然如果充氣效率奇好或者奇差超過ecu的調整範圍的話另當別論,例如各種積碳堵住進氣管)。
從發動機外特性曲線(外特性曲線有三條線,扭矩/轉速、功率/轉速、比燃料消耗/轉速)其中的比燃料消耗曲線(比燃料消耗就是轉速/單位功率燃料消耗量的關係)可以從字面上看做燃油效率,從圖見比燃料消耗其實是與轉速有關的,以我的理解就是燃油效率與客觀限定的燃燒速度有關。每次氣缸吸入的油氣混合氣體積和濃度都是一定的(我記得是海拔XX高度最大油門開度,具體數忘記了請自行百度),該濃度的混合氣有一個正常燃燒時間(當然這個燃燒時間跟氣壓,氣缸形狀,燃燒開始前的溫度等等好多因素有關係),轉速越高給定的燃燒時間越短(因為做工衝程的時間變短了嘛),給定的燃燒時間越接近正常燃燒時間,燃燒過程也就越正常(生成物的總化學能最低,釋放能量=反應物總化學能-生成物總化學能),釋放的能量也就越多。同樣的燃料釋放能量越多,當然燃油效率也就高了。
不是熱能專業,化學也僅高中水平,解釋可能有偏頗,只是想在自己理解基礎上盡量說明白一些,歡迎指正。
文章是前前後後、斷斷續續補充出來的,所以前後文的邏輯可能看起來不是那麼好,內容可能有些重疊,諸位見諒。
-------------------------------------------
充氣效率和燃油經濟性沒有很直接的關係,其主要作用是為了提高發動機動力。
充氣效率這個和強制進氣是同一種手段,都是通過增加進入氣缸內的氧氣含量來提升動力。
發動機噴油是根據氧含量來噴油的,ECU收集氧感測器的數據,判斷出會有多少氧氣進入氣缸參與燃燒,然後按照合適的空燃比(不一定是理論空燃比)噴油與空氣混合。
所謂的燃效指的是對燃燒能量的利用率。主流的手段是:稀薄燃燒、米勒/阿特金森循環、高壓縮比;其他的手段,比如減少發動機和傳動系統的機械損耗,把動力用在驅動車輛上;加入動能回收系統,在減速和制動的時候回收一部分動能,減少已經產生出來的能量的浪費等等。
而省油和燃效不是直接掛鉤的。省油與否,是以車來說的,因為你不能單獨騎著一台發動機在路讓跑。
一台發動機匹配不同的變速箱、不同的車型都有不同的油耗表現。
比如匹配一台只有800kg的輕量化小車和一台1.4噸的B級車,顯而易見驅動更輕的車輛,需要的動力更少,就更加省油。
(比如2.0的凱美瑞和2.5的凱美瑞,匹配的是同樣的車,同樣的變速箱。2.0發動機比2.5要更加先進,前者壓縮比更高,帶歧管噴射+缸內直噴雙噴射,其VVT-iW系統可以在低負荷下轉換成阿特金森循環,整體的燃燒效率比2.5發動機高。但是實際上2.0凱美瑞的油耗表現和2.5凱美瑞的油耗表現非常接近,就是因為2.0的動力弱,要喝更多的油來提供足夠的動力)
還比如在車輛本身不變,理論上匹配CVT變速箱油耗會比匹配其他變速箱要低,無極變速箱在匹配良好的前提下,可以時刻使發動機轉速保持在合理的轉速,不會像階梯式變速器,出現在某個速度上,高一檔,轉速太低,只能多噴油耗住;低一檔又轉速太高,動力都浪費在發動機內耗上了。
另外,馬自達的創馳藍天發動機,通過高壓縮比與奧托循環、米勒循環切換技術得到了很不錯的燃效。在其高配2.5的阿特茲車型上有一套電機+超級電容的動能回收系統,其在市區一塊一慢的路況下,甚至比2.5L阿特金森發動機+電動機+E-CVT的混動凱美瑞要省油一點(源自「新車評網」的油耗對比測試,不過用的是老凱美瑞。電容比電池的充電效率更高,可以回收更多能量)。
——————————————————————————————————————
以下是完善補充……
——————————————————————————————————————
更新內容。
以上的回答,我主要的目的是想要說明提高燃效和提高燃油經濟性的不同。
燃效是對發動機說的,油耗是對車說的。
簡單來說,想要讓一輛車比原來更加省油,可以選擇提高燃效(改動發動機)也可以改動車身(比方說輕量化、換低滾阻輪胎等),還可以優化變速箱(鎖止效率更高的液力變矩器、更加聰明換擋邏輯、更快的換擋速度等)。
比如買回一輛車,你做了如下改裝:
把車身覆蓋件換成了碳纖維製品;家裡車多後排座椅用不到也拆了;都是市內開備胎也不用帶了;反正開不快就換了更窄的輪胎;既然要換不同規格的輪胎就乾脆換個輕量化鍛造輪轂。
【以上的改裝就是給車子減肥的動作,輪胎是讓車子移動摩擦力降低,不論舒適度,對車子的油耗當然是有優化的】
以下重點
除了輕量化車身,減少阻力等省油措施,該有就是動發動機和傳動系統。
更換高壓縮比活塞,增加發動機壓縮比;活塞本身還可以做成本比原廠更高的低摩擦塗層;換用鍛造的連桿和曲軸,用來對付高壓縮比更猛的燃燒,順便輕量化發動機活動部件,減少無用做功,同樣還有輕量化飛輪,輕量化皮帶輪等等;
以上的發動機改裝,是真的提高了燃燒效率,同時,也讓發動機動力更強了。
真正提高燃燒對減少能耗絕對是有好處的,但是減少油耗不一定只能選擇提高燃效。
—————————————————————————————————————————
以下是題外補充……
—————————————————————————————————————————
說到各種配氣技術對油耗的幫助。
在之前,發動機的設計是有特定的針對性的,是偏向低轉速高扭矩的低轉速發動機,還是偏向高轉速下表現的高轉發動機,這是在設計之初就要定下來的事情(當然,現在也差不多)。
針對於高低轉的差別,就需要對進排氣的管路設計、凸輪軸的高度和角度、氣門的設計、氣門相位的設定、發動機活塞頂部形狀的設計、發動機行程個缸徑的設計等等。
而可變氣門技術,其目的就是要讓一台發動機無論是高轉還是低轉都要有合適的表現。
因為,偏向低轉的發動機更適合日常駕駛,高轉發動機在高速巡航時的動力表現更好。如果發動機偏向低轉,在日常生活中,發動機不需要拉高轉速就可以提供充足的扭矩,便可以在這樣的使用工況中獲得不錯的燃油經濟性(轉速越高,發動機內活動部件的內耗就越大)。
但是在高速巡航的狀態下,發動機的工作轉速會偏向更高的轉速,這樣會偏離發動機工作效率比較高的轉速區域,造成工作效率降低,只能燒更多的燃油來彌補。
如果設計的是一台偏向高轉的發動機,那情況就會相反過來。
設計中偏向低扭的發動機其最佳工作效率也會出現在低轉,設計偏向高轉的發動機,效率最高的時候會出現在高轉區域,發動機的燃效不是全轉速區域都一成不變的。
而各種各樣的配氣技術為的就是讓發動機無論在高轉工作還是低轉工作都有相對來說不錯的表現,換一個方式來說,更先進的配氣技術讓發動機高效率的轉速區域給拓寬了。
應該說,先進的配氣技術對一台發動機的最大效率不會有明顯的提升,但是因為拓寬了高效率的轉速區域,所以在日常使用的時候更容易讓發動機更多保持在高效率狀態,從而減少的油耗,提升的動力表現。
像現在流行起來的小排量渦輪增壓發動機。這類發動機的特點就是,發動機的最大扭矩可以媲美更大排量的自然吸氣發動機,同時最大扭矩在兩千轉以內就可以達到。
匹配這種發動機的車輛如果是在巡航時,保持渦輪在介入的狀態下,可以用比較低的轉速就可以提供充足的扭矩驅動車輛。這對於同功率的自然吸氣發動機來說,是一個優勢。因為同功率的自然吸氣發動機排量必然要更大,更大的排量就意味了更大的行程或者是更大的缸徑(或者兩個都更大),進而氣缸每一次的行程都會有更大的摩擦力。
(排量越小,發動機的摩擦內耗越少)
而且小排量渦輪增壓更低的工作轉速,就意味單位時間內氣缸上下移動的次數越少,也有利於減少單位時間內的摩擦內耗。
這兩點綜合起來就是小排量渦輪增壓在恆定的巡航工況(比如高速路上巡航)下比同功率自然吸氣發動機更加省油的原因。
————————————————————————————————————
以下是題外補充的舉例說明……
————————————————————————————————————
以上或許不太好理解,拿豐田混動系統上面的阿特金森循環發動機來說。
這種循環模式其原理就是,讓發動機活塞的做功行程比壓縮行程要長(也就是膨脹比要比壓縮比大,馬自達的米勒循環也是一樣的,豐田為了規避專利,把自己的的叫阿特金森,其實從實現的方式上來說,就是米勒循環)。
和同樣排量,同樣壓縮比的普通發動機來說(普通發動機用的是奧托巡航,發動機活塞的4個衝程移動距離是相等的)。
假設說明:(一下兩台發動機的缸徑相同)
奧托循環壓縮比是10:1,膨脹比也是10:1,活塞的行程都是固定的x毫米。
阿特金森/米勒循環,壓縮比也是10:1,活塞的行程也是x毫米,在做功的時候,膨脹比增加到12:1,活塞的行程增加到(x+y)毫米。
多出來這y毫米的行程可以讓燃燒爆炸的能量繼續作用給曲軸,這樣就直接提高的燃油利用率(燃效)。
看起來很牛逼,很高大上啊。其實該循環算是老技術了,但不幸的是一隻沒有得到發展,直到97年豐田把它用在混合動力系統里,這種循環才真正得到發揚。一直到了現在,更高級的配氣系統,可以在發動機低負荷的時候,通過反吐出一部分進氣,主動的縮小壓縮比,從而進入阿特金森/米勒循環工作模式(壓縮比小了,膨脹比不變)。
我們在計算排量的時候,用的是活塞運行到下止點的時候氣缸里的容積,奧托巡航中,壓縮比和膨脹比相同。但是在阿特金森/米勒循環中,排量計算的是膨脹比。
一台奧托循環發動機和一台米勒循環發動機做對比,假設其缸徑相同,其他的發動機技術水平相同的前提下。若兩台發動機的排量相同,那就說明兩台發動機的膨脹比是相同的,若膨脹比都是12:1,悲劇就發生了,奧托循環發動機的壓縮比也是12:1,但米勒循環發動機的壓縮比可能就只有10:1。
這樣對比是要說明,同排量下,奧托循環發動機動力比米勒循環發動機強得多。
實際上這樣的對比對米勒循環是不公平的(同排量發動機的對比)。如果是完全同樣的發動機技術水平的對比,應該是:
奧托循環發動機和米勒循環發動機的壓縮比都是12:1,如此,奧托循環發動機的膨脹比也是12:1,但米勒循環發動機的膨脹比可能已經達到14:1。米勒循環做到了比同樣技術下的奧托循環更高的燃效。
比如普銳斯上用的1.8L自然吸氣阿特金森發動機,功率僅有99匹,比1.6L的普通自然吸氣發動機還要差。自己車上用一台1.8L的發動機,動力連人家1.5L發動機的動力都不如,那是怎樣一種蛋疼的感受。
所以米勒循環發動機沒有得到發展。
不過混動的到來,彌補了這個缺點,電動機可以提供強勁的扭矩,而需要發動機工作的時候,發動機不需要不停的變速工作,發動機工作的時候只需要保持在最佳燃效的轉速區間就行。豐田這整套動力系統的燃油利用率高得驚人。配合普銳斯的195寬低滾阻輪胎和低風阻車身,1.4噸的普銳斯百公里油耗僅僅有4L。
另外據說第四代普銳斯會用新的第3代混動系統,該系統上的1.8發動機燃效可以達到40%,會成為目前燃效最高的量產汽油發動機。
第一次聽說燃效這個詞,那麼就從「燃效「開始吧。
望文生義,它所要表達的其實是很明顯的,但很像是那種面向大眾的各種媒體才會使用到的辭彙,在專業里,它其實模糊了「熱效率」和「燃油消耗率」兩個概念。
「熱效率」以及「燃油消耗率」這兩者其實表達的意思是一樣的,但又不一樣。
前者描述的是消耗燃油得到的熱量當中,有多少可以轉化為功;後者描述的是,得到單位有效功的時候,需要消耗多少燃油,這個就是平時我們所說的經濟性。熱效率越高,燃燒單位燃油得到的能量可以有更多的部分用來做功;燃油消耗率越低,要得到目標值的功所消耗的燃油就越少。
實際上是還有一個詞叫做「燃燒效率」,它的意思是一份燃油里有多少最終得以完全燃燒,是熱力學計算燃燒模型里的一個重要參數,和「燃效」這個詞本身要表現的意思沒有什麼關係。
我們在討論發動機的性能如何時,一般會說到扭矩、功率,往下分解到最後,無非是空氣和燃油。所以充氣效率和燃油經濟性的關係當然很明顯,一個描述的是「空氣」,一個描述的是「燃油」。但是如果一定要做對比,熱效率和燃油經濟性是有點像「扭矩、功率」這樣,屬於比較「直觀」的性能參數,是由做功、燃燒能量、燃油熱值等等的參數進行推導的,比如熱效率和熱值、燃油消耗率的關係如下所示:
而充氣效率則比較「內涵」,是由進氣的狀態、溫度、密度等等這樣的參數來進行推導的,比如下式與殘餘廢氣係數、進氣管狀態(接近環境狀態)下的氣體密度和體積、進氣終了時的密度和體積
為什麼我們都說,可變氣門技術、增壓技術可以提升充氣效率,是因為這些技術本質上都是用來「改善進氣狀態」,進而改善整體性能的,充氣效率則可以作為進氣效果的一個綜合的指標。更重要的是(懶得打了)下面這個式子的意義叫做「充氣係數與扭矩正相關」。所以這些個技術,最直接的效果毫無疑問就是提升動力性。通常大家都喜歡說到的「扭矩平台」,實際上和充氣效率是非常相關的。
自然吸氣發動機工作時,氣體在進排氣管道當中流動會受到很多影響,結果就是在低轉速時,進氣由於諧振的作用會得到強化,在中轉速的時候這個效果被減弱甚至變成負增益,體現在扭矩上,也就是隨轉速的提高成「M」型曲線,即在中轉速扭矩會有一個小波谷。
對於增壓發動機來說,由於可以一直使用增壓器來保持進氣的壓力,這種現象就被消除了,於是得到了我們口中的「從某某轉速開始,一直到某某轉速,發動機都可以源源不斷的輸出動力,保持在某某最大扭矩」的結果。
但是自然吸氣發動機帶可變氣門正時技術呢,也可以給不同工況進行調整,進氣少了就延長進氣時間,改善充氣效率,最後也可以優化那個"M"字型的曲線,得到一個相對比較平滑的"扭矩平台"。
所以,改善充氣效率,動力性得到提升是很明顯的。
另外,可變氣門技術,以及增壓技術要解決的問題是一樣的,但實際上它們又不太一樣。
可變氣門技術要實現的是一種「普適性」的作用,對於發動機上任何帶「可變」兩字的技術都是一樣,這二十年來發動機進步最多的,而且即將持續進步的方向,也都是「可變」所帶來的「普適性」。發動機在每個工況時,各種參數的組合,最優解是不一樣的,比如高轉速時和低轉速時如果控制策略是一樣的,那麼必然有一種工況很難達到理想的狀態。「普適性」的意義在於可以通過電控來解放機械結構的限制,使得某個參數在任何工況下都可以達到最優解。
而增壓器這種技術,要實現的則是「整體性」。和「普適性」很類似,基本上可以改善全工況的性能,但是「整體性」比較傾向天賦,就比如有些聰明的同學,即使從來不看書,也可以科科第一名;而那些愛好特別偏科嚴重的同學,換了一種「普適性」的學習方式,開始把第二科、第三科、第四科等等的成績,也提升上來了。如果「普適性」沒做好,可能一些工況得到優化,另一些沒有;如果「整體性」沒有做好,則…
當然並不是這麼簡單的,也不曉得這樣是否說的明白,這裡只是大概描述一下我的感受。
至於燃油經濟性。
在對進排氣正時進行標定時,很多時候燃油最經濟的解和動力最佳的解,是重合的。儘管一直在說「經濟性和動力性是一對矛盾」,但也不難理解,熱效率越高,一份燃油有更多能量可以用來做功,同樣的油可以爆發更多的功,動力性更足;得到一份功消耗的燃油更少,要達到同樣的目的,消耗的燃油更少,經濟性更好,就是這樣。
所以說在尋求更好動力性的同時,也是在尋求更好的經濟性並沒有什麼問題。
當然,還有各位一直在說到的「泵氣損失」。
自然吸氣的意義即依靠缸內的壓力小於進氣歧管的壓力,在壓差的作用下將氣體自然吸入缸內的動作,但是克服缸內真空所形成的阻力是需要額外做功的,當然泵氣損失還包括排氣損失,這裡不再多提。也就是對自然吸氣發動機來說,缸內壓力線在進氣衝程內是小於環境壓力的,在W=PV這樣的式子里,負壓就只能得到負功。
當充氣效率得到提高時,進氣壓力變大,和環境壓力的壓差減小,消耗的功也就變少。
增壓發動機由於可以在大多情況下讓進氣壓力維持在比大氣壓更高的水平,這部分功反而是正的。
同樣一個過程,消耗變少了,也意味著可用功變多,同樣是動力性增加,經濟性變好的結果。
再說說別的,由於可變正時的存在,進氣衝程結束,活塞上行開始壓縮行程的情況下,進氣門仍然可以開啟一段時間,這個時候會有一部分氣體被氣缸擠壓回到進氣歧管,實際上是提高了進氣歧管的壓力,下一個循環進氣損失也會被減小;由於缸內氣體變少,燃油也不需要那麼多,燃燒爆發的壓力也就沒有那麼大,強制排氣的階段消耗的功也就減小;更主要的是,壓縮衝程並不是一直在壓縮,而膨脹衝程是完全的進行膨脹,膨脹比大於壓縮比的效果就是能量得到更好的利用,如此則使得整個循環過程的熱效率得到提高,但是由於實際進入的空氣變少了,扭矩也就沒有那麼高了。
熟悉么?對,這就是目前我們常說的阿特金森循環。由於電機可以用來彌補扭矩較低的缺陷,而且藉助電池可以讓發動機一直運轉在最佳的工作點裡,所以阿特金斯循環是混動車的優選。
帶上增壓中冷以後,由於氣體被冷卻增壓,密度得到提升,進氣衝程時進入缸內的氣體就會更多,這就改善了進氣變少的現象;另一方面,密閉氣缸內活塞上行克服的原本是「缸內越來越高的氣體壓力」,現在反而是連通了外部進氣歧管內的「來自增壓器的增壓壓力」,需要克服的功仍然是減少的,而且增壓壓力相比自然吸氣,會阻止一部分的氣體被活塞推回歧管。也就是說,提高經濟性的同時可以保障動力性。
熟悉么?對,這就是目前我們常說的米勒循環。
當然,如果可以較好的利用氣體諧振的現象,不用增壓器,也可以用可變氣門正時來完成米勒循環,但是這個更有難度。
可變氣門和增壓能做的事情,比它們原本的意義更多。
至於排放性呢,燃油經濟性提高,意味著燃油燃燒更充分,一氧化碳的生成物更少,但是充氣效率的提高意味著氧氣更足,高溫富氧則是氮氧化物的溫床,具體的排放情況需要結合其他因素分析。
所以可變氣門正時啊,增壓技術啊,這些對動力性的提升是顯而易見的,但對經濟性的改善也是顯而易見的,當然是兼而有之。隨便找本本科級別的內燃機教材,保證讓你跟人吹髮動機技術3天不帶重樣的
我決定簡單粗暴的上幾組公式來解決您的問題,如有紕漏輕拍。
首先,如上圖所示,容積效率的概念一定是基於四衝程發動機,這個毋庸置疑。容積效率的增加主要依靠增加空氣流速來實現,也就是每個單位時間的進氣量。
那麼接下來,經過一系列的推論和計算(跳步跳的有點厲害,但是結果更直觀),我們得到了容積效率和扭矩T以及bmep(brake mean effective pressure)平均有效制動壓力的公式,其關係均為正比。扭矩很好理解,bmep的概念可以理解為,活塞在壓縮和膨脹兩衝程內所產生的所有功,減去活塞內部因內部空氣壓力、氣體進氣慣性及運轉一些零部件必須要損失的功,最終能夠傳到傳動軸上的所有功的平均值。(bmep=Lc/Vd),Vd為 piston displacement volume,即位移容積。
也就是說,在不增加燃油的情況下,容積效率的增加可以增加扭矩,並且可以增加傳輸到傳動軸上的功,即達到增加燃油經濟性的效果。
從來都沒有以後也不會有「燃效」這個詞!
從來都沒有以後也不會有「燃效」這個詞!
從來都沒有以後也不會有「燃效」這個詞!
每循環多進氣就可以多燒油,多燒油就可以多做功,做功增加而摩擦功基本不變,所以可以提高發動機的燃油經濟性。其實提高容積效率就相當於增壓,不過增壓壓力沒有渦輪增壓或者機械增壓那麼高就是了。
另外,任何提高發動機容積效率的措施都可以看作是提高進氣壓力,因為容積效率高,近氣門關閉時關在缸內的氣體量就更多,活塞上方的壓力高,活塞下行時作用於活塞上下表面的壓力差增大大,可以降低發動機泵氣損失。
因為增壓壓力低,所以穩態的節油效果沒有渦輪增壓那麼顯著。
所以結論是:提高容積效率,理論上與提高內燃機燃油經濟性有關係。
最後再說一遍,從來都沒有以後也不會有「燃效」這個詞!進氣多和能不能把油燒乾凈沒有必然聯繫,一台發動機充氣效率越高相同條件下氧含量越多,油就可以噴的越多,扭矩就可以變大,但是油能不能完美混合嘛你懂的
在說可變氣門技術的最終目的之前先介紹一下配氣相位和充氣效率的概念。(有基礎的直接忽略文字看下面兩張圖就好了……)
配氣相位就是發動機進、排氣門的實際關閉時刻。在配氣相位角度中,對換氣過程影響最大的是進氣門的遲後關閉角,其次是排氣門的提前開啟角和氣門疊開角。
充氣效率是指內燃機每循環實際吸入氣缸的新鮮空氣質量與進氣狀態下理論計算充滿氣缸工作容積的空氣質量比值,也就是大家所說的充量係數.內燃機的充量係數反映的是進氣過程的完善程度。充量係數越大,表明進入氣缸的空氣越多,燃料燃燒就越充分,可以提高發動機動力性能,並改善經濟性和排放性能。
從上圖可以看出,配氣相位和發動機轉速對充量係數有較大影響。發動機轉速不同,氣流慣性也不同,最佳的進氣門遲後關閉角應隨轉速變化。為獲得最大的充量係數,減少泵氣損失,比較理想的進氣系統應滿足:
從上圖可以看出,配氣相位和發動機轉速對充量係數有較大影響。發動機轉速不同,氣流慣性也不同,最佳的進氣門遲後關閉角應隨轉速變化。為獲得最大的充量係數,減少泵氣損失,比較理想的進氣系統應滿足:低速時,採用較小的氣門疊開角和較小的氣門升程,防止出現缸內新鮮充量向進氣系統倒流,以便增加低速轉矩,提高燃油經濟性。
高速時,應具有最大的氣門升程和進氣門遲閉角,以最大程度地減小流動阻力,並充分利用過後充氣,提高充氣效率,滿足發動機高速時動力性要求。
配合以上變化,理想的氣門正時和升程規律應根據發動機的運行工況及時作出調整,氣門驅動結構應具有足夠的靈活性,以實現最佳的進氣正時。傳統的凸輪驅動挺桿氣門機構,在工作中無法作出相應的調整,難以達到上述要求,從而限制了發動機性能的進一步提高,於是可變配氣系統應運而生。(呼……)
目前商品化的可變配氣系統主要有可變凸輪機構(VCS)和可變氣門正時(VVT)及其組合(VVA)。
從上圖可以看出,採用VVT技術可以使發動機低速轉矩得到大幅提高。
綜上所述,VVT技術產生之初的根本目的是為了獲得最大的充氣效率,提高動力性。而與此同時,由於泵氣損失減少,燃料燃燒更加充分,產生相同量的功所耗燃油就少,從這個意義上來說也降低了油耗,改善了排放。
油燒的好不好和單位時間吸進去多少氣兒沒啥關係啊
沒有關係。
吸多少氣,噴多少油,做多少功。
簡單明了。
瀉藥
印象中以前的討論里中提到過熱效率這個詞,然而它並非燃燒效率。
汽油機的燃燒效率是隨著工況改變的,比如剛啟動的時候汽油味很大,跑起來就好多了。而你問的問題應該是做功的情況。
大家都知道汽油機是靠燃燒燃料釋放的熱能做功的,目前的技術噴油量已經完全由電腦控制了,在理想狀態下燃燒效率很高,完全可以達到90%以上。換句話說幾乎所有的燃料都被燒掉了,沒有殘留。
而熱效率就不同了。眾所周知汽油機在燃燒的時候是需要散熱的(比如有冷卻系統),而這些熱量基本來自汽油燃燒釋放的熱能。目前人類的能力只能把37%的熱能轉化為動能,其他的都無法利用。不過目前好像豐田把熱效率提升到38%了。
綜上,其他各種形式都只是通過燒更多的油來獲得更多的能量,僅此而已。
那為什麼要推行渦輪----對於非專業人士我建議咱們就認為它可以降低非做功燃燒時的損耗吧,比如怠速時。
哦,另外,改變進氣排氣條件也只是單位做功時參與的油料可以比改進前更多(而非更高效),因為你懂的混合氣過濃是無法點燃的,所以還是那樣,很遺憾,目前的玩法只是實現了在更小的氣缸中燒掉更多的燃料,而非通過提升單位燃料獲取更多的能量(或轉化更好)來實現。我覺得省油和提升動力其實是一回事。
這麼簡單的問題搞得如此複雜……
發動機工作在轉速頻繁變化的工況下,並不是最好的狀態。氣門升程可變、正時可變、進氣管長度可變,理論上讓一台發動機變成了多台發動機,適合不同的轉速和負荷。
氣門升程大,適合高轉速工況,起步時效率會很差;氣門升程小,適合低轉速輸出高扭力,上不了高轉速。升程一變化,全都有了。
建議你先去查查空燃比 然後可變進氣歧管 燃燒室形狀和缸內直噴 分層燃燒 渦輪增壓額等等 都在網上能查到 也比你這樣一個大問題提出來 別人五花八門解答要好
從數學表達式來說,FE(Fuel Economy)與車速、燃油密度、燃油質量流量、發動機熱效率、發動機燃燒效率、發動機機械效率、燃油低熱值、傳動系統效率和驅動力有關,與容積效率無關。
其實容積效率也不是一個真正意義上的效率,因為其值可以大於1
舉個例子:一口憋氣潛水工作么好呢還是上來換幾口氣工作好呢,好像是這個道理嗎
推薦閱讀:
※為什麼現在的車企不復刻生產上個世紀的老爺車?
※國產的飛機發動機渦輪葉片比國外的差在哪裡?
※為什麼本田喜歡用 SOHC?
※汽車發動機的兩個參數馬力和扭矩,哪個更能體現動力性?
※高轉速發動機的優缺點有哪些?