為什么柴油發動機比汽油的更有勁兒

中國民間一直流傳著各種柴油機的傳說。用過這種發動機的人都被它的魅力深深折服，無論它出色的燃油經濟性或中低速時強勁的扭矩輸出。然而，由于柴油在中國是一種戰略資源以及一些歷史原因，中國大多數乘用車消費者無法獲得這種發動機。但這并不不要阻止柴油機為我們提供大量的飯后談資。在接下來的兩篇文章中，我將簡單而系統地整理一些"真相"關于柴油發動機。有意思的是，不管你信不信，中國互聯網社會所有關于柴油機的主流論調都是錯誤的。這些論據主要包括，第一，柴油發動機的扭矩更大(比汽油更強勁)。第二，柴油機因為壓縮比高，所以省油。三、柴油機馬力小是因為發動機較重，所以轉速低。本期，讓讓我們談談第一個問題。柴油機的扭矩真的比汽油機大嗎？然后我們會在下一篇文章中談到后兩者。本文介紹的關于挑選二手車的技巧，源于編輯的經驗分享。購買二手車是有風險的，我們不會我不能保證使用本文中提到的內容來選擇汽車是萬無一失的。以下內容僅供參考。從表面上看，目前同排量的柴油機扭矩比汽油機大。比如2.0升自然吸氣汽油發動機，最大扭矩200NM。但目前歐洲主流乘用車使用的2.0升渦輪增壓高壓共軌柴油發動機，最大扭矩為350-400NM，基本是汽油機的兩倍。鵝，真的是這樣嗎？這里很多人都忽略了一個極其重要的客觀事實，就是我們目前對比的柴油發動機都是渦輪增壓，而我們對比的汽油發動機都是自吸，這恰恰揭示了一個極其重要的東西。

為什么同一個時代，比如2010年，(大部分)汽油機還是自然吸氣，而柴油機都是渦輪增壓？很簡單，就是因為同樣是自然吸氣的柴油機的動力輸出其實比汽油機弱！我相信這是對很多人的一個很大的顛覆的認知，但卻是事實。如果2.0升排量的高級汽油自吸發動機最高能輸出200NM，那么自吸柴油發動機其實是160-170NM。考慮到柴油機因為燃燒方式(因為壓縮燃燒在相同進氣壓力下峰值壓力更高)必須做得比汽油機更強，這就導致柴油機的比功率(單位質量能輸出多少扭矩/功率)非常低，自然導致柴油機比汽油機更迫切需要使用渦輪增壓技術來彌補動力的不足！其實基本上從90年代末到2000年初，歐洲所有的柴油車都是渦輪增壓，這個事件(全渦輪增壓)從2010年開始在全球范圍內對汽油機發生。

所以消費者表面上看柴油機比汽油機強是沒問題的，但這很正常！因為對比的柴油發動機都是增壓的！柴油發動機較早大面積增壓，正是因為它在同等條件下(自吸)的輸出扭矩低(考慮到它在同等排量下更重，比扭矩(單位質量輸出扭矩)更低)。所以，事實可能和你看到的表面現象正好相反。

那么最后，最重要的問題來了。為什么同等條件下柴油機的輸出扭矩比汽油機低？

回顧我之前《發動機輸出最大扭矩時的轉速為什么會出現一個范圍？而有的則是一個定值？》的說法，發動機在一定轉速下的輸出功率是發動機進氣量乘以單位進氣量的噴油量再乘以發動機的熱轉換效率。顯然，就進氣量而言，滿負荷自吸的汽油機和柴油機并沒有太大區別。眾所周知，柴油機的效率很高。一般現代柴油機最大效率能達到40-41%，而汽油機只有36-37%(不算阿特金森或EGR，也不算豐田2.5自吸的41%，但這41%也不在最大負荷工況)。所以理論上柴油機的扭矩應該比汽油機大10%左右。問題在于單位進氣量的噴油量，這也是由于燃燒方式的限制(柴油機擴散燃燒vs .汽油機火焰傳播)。柴油機比汽油機每單位空氣少噴射25%的燃油，導致相同排量的柴油機最終最大扭矩比汽油機低15%左右。如果2.0升汽油機的最大扭矩是200NM，相差15%正好是170NM。

說了這么多，希望大家基本都明白柴油機的扭矩是大是小。下期繼續講后兩個問題。為什么柴油機的效率比汽油機高？真的是因為壓縮比高嗎？還有為什么柴油機最高轉速比汽油機低？(這就造成了同樣排量的柴油機馬力比汽油機小)