乙醇汽油改變不了三缸發動機的先天缺陷
近期流傳一種特別詭異的說法:三缸發動機更適合乙醇汽油。這種說法沒有任何科學依據,燃料的型別與內燃機結構特點是兩碼事,且乙醇汽油的燃爆特點與普通汽油並無本質上的差異,本篇分兩節分析這一問題。
乙醇汽油指無鉛汽油與10%燃料乙醇混合的燃油,混合之後的汽油定義為清潔汽油。如此定義的原因為乙醇燃燒後的產物比較特殊,理論上只有二氧化碳和水,不充分燃燒會產生微量的乙酸;而汽油充分燃燒也會以這兩種排放物為主,但仍有較多的一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物以及遊離顆粒物。兩者對比很顯然是乙醇反應後更加清潔。
不過比例仍舊不宜過高,因為乙醇的熱值很低。
汽油熱值44000KJ/KG(千焦每公斤)
燃料乙醇26796KJ/KG
E10(%)乙醇汽油熱值為44280KJ/KG
參考上述資料得出的結論為,燃料乙醇的熱值僅為汽油的60.9%,E10乙醇汽油相當於純汽油的96.09%。這是以10%比例新增的結果,熱值的降低會導致發動機扭矩的下降,扭矩小則在同樣轉下的輸出馬力會同比例降低;簡而言之為使用E10汽油會造成油耗的升高,但增加的油耗產生的排放仍比整體使用乙醇汽油降低的總量小,所以乙醇汽油仍然可以實現減排。
重點:燃料乙醇與汽油都是透過氧化還原反應(燃燒),實現在反應過程中產生熱能並轉化為機械能,兩種燃料實現最終結果的方式並沒有不同。那麼在發動機燃燒室中的做功狀態又會有什麼差異呢?一定要說有差異則是乙醇燃燒的速度更快,然而這種狀態只是對效能有一定提升,對於NVH控制水平較差的三缸發動機反而不利,因為有可能改變點火提前角。
三缸發動機指有三組汽缸的直列布局內燃機,點火順序有1-2-3或1-3-2兩種方式。氣缸內燃燒做功的本質是分子劇烈運動產生的動能,可理解為為分子不斷撞擊並推動活塞下行實現連桿與曲軸的運轉。在這種撞擊的狀態下則必然導致發動機機械結構的振動,同時活塞運轉的方向也實現了“引導”慣性作用力的傳遞方向,發動機機體會在某一個缸體做功的過程中出現垂直向下的移動,三組氣缸不斷交替做功則等於發動機左右搖擺。
圖1:作用力的概念就像蹺蹺板上的人,交替作用則會讓蹺蹺板左右搖擺。
圖2:三缸發動機在這種看不見但事實存在的作用力的影響下,發動機機體也無法穩定。
在不穩定的狀態下執行,發動機透過機腳膠固定在車架上之後,每一次出現的作用力都會撞擊車架,撞擊產生的振動則會傳導至車身各個位置形成共振;而振動又必然會產生聲波,於是“杜比級”的車內低頻噪音則會比較明顯了。這就是三缸發動機的缺點,以目前的技術手段還沒有哪臺量產發動機解決了這一問題。
三缸發動機是否沒有任何優點?這一問題如果有正面的答案也許還能給三缸車使用者一些心理安慰,然而以負責任的態度評價則是沒有任何優點。因為四缸發動機同樣可以實現小排量和高標準的排放,使用三缸機只是車企的簡配行為;一臺發動機減少一組氣缸則能同步減少很多結構,比如火花塞、噴油嘴、氣門、活塞、連桿以及諸多物料成本,僅從發動機上縮減的成本等於簡配很多條防撞梁或者其他舒適配置。
對於車企而言三缸機是很有價值的,有態度的車企會用這種低成本的發動機裝備並量產一些廉價車,比如早期的天津大發、夏利、F0、QQ、Alto等;但隨著消費升級的影響,這類入門級車已經逐漸退出歷史舞臺,三缸發動機也一度沉寂。近期因雙積分的壓力導致一些沒有能力生產低油耗汽車,同時也沒有新能源汽車研發生產技術的車企又用回了三缸機,透過縮減發動機成本平衡購買積分的成本,這是三缸機的價值。至於優點自然是這些車企編的,內燃機最後的時代的最低標準應該是L4直列四缸發動機。
乙醇汽油改變不了三缸發動機的先天缺陷
近期流傳一種特別詭異的說法:三缸發動機更適合乙醇汽油。這種說法沒有任何科學依據,燃料的型別與內燃機結構特點是兩碼事,且乙醇汽油的燃爆特點與普通汽油並無本質上的差異,本篇分兩節分析這一問題。
第一節:乙醇汽油概念解析乙醇汽油指無鉛汽油與10%燃料乙醇混合的燃油,混合之後的汽油定義為清潔汽油。如此定義的原因為乙醇燃燒後的產物比較特殊,理論上只有二氧化碳和水,不充分燃燒會產生微量的乙酸;而汽油充分燃燒也會以這兩種排放物為主,但仍有較多的一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物以及遊離顆粒物。兩者對比很顯然是乙醇反應後更加清潔。
不過比例仍舊不宜過高,因為乙醇的熱值很低。
汽油熱值44000KJ/KG(千焦每公斤)
燃料乙醇26796KJ/KG
E10(%)乙醇汽油熱值為44280KJ/KG
參考上述資料得出的結論為,燃料乙醇的熱值僅為汽油的60.9%,E10乙醇汽油相當於純汽油的96.09%。這是以10%比例新增的結果,熱值的降低會導致發動機扭矩的下降,扭矩小則在同樣轉下的輸出馬力會同比例降低;簡而言之為使用E10汽油會造成油耗的升高,但增加的油耗產生的排放仍比整體使用乙醇汽油降低的總量小,所以乙醇汽油仍然可以實現減排。
重點:燃料乙醇與汽油都是透過氧化還原反應(燃燒),實現在反應過程中產生熱能並轉化為機械能,兩種燃料實現最終結果的方式並沒有不同。那麼在發動機燃燒室中的做功狀態又會有什麼差異呢?一定要說有差異則是乙醇燃燒的速度更快,然而這種狀態只是對效能有一定提升,對於NVH控制水平較差的三缸發動機反而不利,因為有可能改變點火提前角。
第二節:三缸發動機的缺點與合理定位三缸發動機指有三組汽缸的直列布局內燃機,點火順序有1-2-3或1-3-2兩種方式。氣缸內燃燒做功的本質是分子劇烈運動產生的動能,可理解為為分子不斷撞擊並推動活塞下行實現連桿與曲軸的運轉。在這種撞擊的狀態下則必然導致發動機機械結構的振動,同時活塞運轉的方向也實現了“引導”慣性作用力的傳遞方向,發動機機體會在某一個缸體做功的過程中出現垂直向下的移動,三組氣缸不斷交替做功則等於發動機左右搖擺。
圖1:作用力的概念就像蹺蹺板上的人,交替作用則會讓蹺蹺板左右搖擺。
圖2:三缸發動機在這種看不見但事實存在的作用力的影響下,發動機機體也無法穩定。
在不穩定的狀態下執行,發動機透過機腳膠固定在車架上之後,每一次出現的作用力都會撞擊車架,撞擊產生的振動則會傳導至車身各個位置形成共振;而振動又必然會產生聲波,於是“杜比級”的車內低頻噪音則會比較明顯了。這就是三缸發動機的缺點,以目前的技術手段還沒有哪臺量產發動機解決了這一問題。
三缸發動機是否沒有任何優點?這一問題如果有正面的答案也許還能給三缸車使用者一些心理安慰,然而以負責任的態度評價則是沒有任何優點。因為四缸發動機同樣可以實現小排量和高標準的排放,使用三缸機只是車企的簡配行為;一臺發動機減少一組氣缸則能同步減少很多結構,比如火花塞、噴油嘴、氣門、活塞、連桿以及諸多物料成本,僅從發動機上縮減的成本等於簡配很多條防撞梁或者其他舒適配置。
對於車企而言三缸機是很有價值的,有態度的車企會用這種低成本的發動機裝備並量產一些廉價車,比如早期的天津大發、夏利、F0、QQ、Alto等;但隨著消費升級的影響,這類入門級車已經逐漸退出歷史舞臺,三缸發動機也一度沉寂。近期因雙積分的壓力導致一些沒有能力生產低油耗汽車,同時也沒有新能源汽車研發生產技術的車企又用回了三缸機,透過縮減發動機成本平衡購買積分的成本,這是三缸機的價值。至於優點自然是這些車企編的,內燃機最後的時代的最低標準應該是L4直列四缸發動機。