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柴油机和汽油机深度剖析 孰好孰坏

来源: 网络整理

柴油机汽油机孰好孰坏一直以来都是人们争论的焦点,两种类型的发动机在不同的路况下的表现不尽相同,各有千秋,因此不能妄下结论的评判哪款发动机就一定好些。

从整体形势来看,发动机技术的持续发展势必会继续颠覆人们对于发动机的传统认知。今天我们将以皮卡车为例,深度剖析柴油机和汽油机的区别,消除人们对发动机系统传统认知的误区。

福特近年来主推的2.7升EcoBoost发动机便融合了汽油机和柴油机的特点。它的缸体采用了蠕墨铸铁(CGI)材料,而这一材料最先使用在6.7升Power Stroke发动机上。

Ram 1500搭载的3.0升EcoDiesel V-6发动机是美国市场上二十年多来第一款应用于半吨皮卡的柴油机。它无论在柴油机技术高度,还是皮卡发动机小型化方面都有着极高的代表性。

功率/扭矩:柴油机当仁不让

早在十几年前,汽油机和柴油机的动力之争还存有争议。当时,汽油机有着更高的最大功率,而柴油机在扭矩方面则有着明显的优势。如今柴油机的动力性得到了进一步的提升,同排量的柴油机的功率与汽油机之间的差距缩小至20~30马力,可谓是极大的进步。

而柴油机在扭矩方面的优势变得更加明显,某些发动机之间的差距甚至被拉大到400-500牛·米。人们对于皮卡的关注点主要集中在拖拽能力上,而这主要取决于发动机扭矩的大小。因此,皮卡厂商们在重型皮卡的发动机选择方面保持了高度一致,北美地区超过60%的重型皮卡都搭载了柴油发动机。

2015款福特Power Stroke V-8柴油机以及Ram 3500 康明斯直列六缸柴油机都是典型的高扭矩输出代表,其扭矩甚至超过了同级别汽油机的两倍之多。

燃油经济性:柴油机依旧领先,差距逐渐缩小

传统观念认为,对于皮卡车型,柴油机是唯一的低油耗解决方案。不过,随着缸内直喷技术以及涡轮增压的发展,汽油机在油耗方面有了明显降低,大大缩小了同柴油机之间的差距。福特全球动力系统技术交流总监Paul Seredynski提到,无论采用哪种燃料,我们的最终目的都是用最少的燃油实现最大的动力。

在90年代末21世纪初阶段,汽油机与柴油机的油耗差距可以达到30%以上。市场上大部分皮卡所搭载的汽油机仍采用的是传统的进气道喷射技术,并且绝大部分皮卡发动机只有两个气门。而如今,缸内直喷、发动机停缸、可变气门正时、涡轮增压等技术如雨后春笋般被应用在汽油机上,因此发动机工程师可以尽其所能兼顾汽油机的动力性和经济性。

在全尺寸皮卡领域,搭载了3.0升EcoDiesel V-6发动机的Ram 1500 EcoDiesel以百公里11.76升(城市)/8.4升(高速)的油耗(EPA测试)保持着燃油经济性冠军的称号,而福特全新的2.7升EcoBoost V-6发动机也有着出色的表现。另一个决定性影响因素是变速箱技术的发展,越来越多的档位对于油耗的降低有极大的帮助。目前市场上的自动变速箱起码都是六速,而八速变速箱甚至更多的档位也逐渐得到应用。

这台搭载在2015款福特F-150上的2.7升EcoBoost V-6发动机是迄今为止全尺寸皮卡市场上排量最小的发动机。虽然它的体型和排量都比较小巧,但是它的动力比五年前F-150搭载的5.4升Triton V-8发动机还要强劲。

小排量及涡轮增压:无法阻挡的趋势

均质压燃发动机(HCCI)在短时间内还没有量产的希望,因此在可预见的未来小排量以及发动机效率提升仍是主要的发展趋势,这一趋势同时适用于柴油机和汽油机。除了前文中提到的福特采用2.7升EcoBoost发动机代替老款3.5升发动机之外,奔驰也在凌特(Sprinter)上采用了2.1升直列四缸柴油机取代此前的3.0升V-6发动机。得益于匹配的七速变速箱,搭载了2.1升柴油机的奔驰凌特与老款几乎没有差异。

众所周知,涡轮增压汽油机在低负载工况时的燃烧效率较低。大部分轻型皮卡绝大多数的使用工况仍是通勤、高速巡航等日常使用,高负荷的拖拽仅仅是少数情况,因此尽管缸内直喷增压发动机能够满足较高的功率需求,但是大部分情况下效率较低。随着发动机管理技术、燃油供给以及变速箱技术的发展,未来发动机的功率仍会不断提升,而排量则会进一步降低。无论我们怎样怀念,高效率的大排量发动机逐渐被取代已经成为无法阻挡的趋势。

毫无疑问,小排量涡轮增压发动机只是汽车厂商为了规避排量税做出的无奈之举,而非处于效率提升或者追求更低的油耗。好在小排量增压发动机在动力方面并没有妥协,福特2.7升EcoBoost发动机便是一个很好的例子。

音控制:汽油机更胜一筹,柴油机迎头赶上

柴油机技术在过去的20年中有了极大地发展,不过在NVH方面的进步恐怕是最为明显的。在上世纪八九十年代,驾驶柴油车的人们为了听清彼此的谈话而不得不熄火是司空见惯的事情。如今,调教出色的柴油车甚至在车内完全感觉不到发动机的震动,几乎可以与汽油机相媲美。

这样的进步在很大程度上要得益于更加精准的燃油喷射技术。前导预喷射以及多次喷射技术的应用对于柴油机的缸内燃烧压力尖锋有很好的控制,大大减少了传统柴油机运行时的哒哒声。通用汽车项目经理兼Duramax柴油机总工程师Gary Arvan说到:“有趣的是,缸内直喷技术对于两种类型的发动机有着不同的作用效果。对于柴油机来说缩小了NVH方面与汽油机的差距,而对于汽油机来说则缩小了二者之间油耗方面的差距。”

克莱斯勒柴油发动机总工程师Luis Cattani同时提到,很多车主购买柴油车的一个重要原因就是柴油机独特的哒哒声。这部分群体主要是重型卡车车主,而对于轻型皮卡、SUV以及普通轿车的驾驶员来说,更加安静舒适的驾驶环境才是他们的追求目标。不过,他也承认柴油机在NVH方面与汽油机仍存在一定的差距,但是这已经不再是影响消费者决定购车选择的主要因素。

成本与花费:平手

柴油机在这方面并没有表现出明显的优势,主要是它的成本比汽油机要高得多,完全抵消了它在后期使用过程中燃油节省下来的花费。以重型皮卡为例,柴油发动机的价格一般在8000美元左右(约合人民币49100元),比同级别的汽油机成本高出1000-2000美元。而在随后几年的使用过程中,柴油机会在油耗方面节省大量的花费,不过柴油的价格也会受到季节、地区等多方面的影响,相比之下,汽油的价格会比较稳定。

除此之外,为了满足环保的要求,近几年柴油车都需要加注柴油尾气处理液(DEF),来减少氮氧化物的排放。其成本在每千英里20美元左右(折合人民币百公里7.6元),虽然不多,但这仍是一笔额外的开销。对于本文所讨论的范围,柴油尾气处理液并不会影响消费者的购买,因为这其中大部分车辆的柴油尾气处理液更换周期与车辆的保养周期相一致,在平时使用过程中一般不用为此担心。

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