摘要:在一台发动机的燃烧室内部,发生的无非就是燃油被点燃的化学反应。既然是化学反应,就要讲究个份量配比。理论上,1g燃油要对应14.7g的空气,虽然我们也有乙醇汽油这样的神奇玩意儿,也有爬高原这样的工况,但ECU总能根据前期标定的结果,找到合适的空气和燃料的比值,这
在途昂Pro的产品宣传中,“λ=1”被反反复复提及。讲真,如果你没把《汽车发动机原理》考到80分以上,你可能很难理解这三个字符背后的意义。
在一台发动机的燃烧室内部,发生的无非就是燃油被点燃的化学反应。既然是化学反应,就要讲究个份量配比。理论上,1g燃油要对应14.7g的空气,虽然我们也有乙醇汽油这样的神奇玩意儿,也有爬高原这样的工况,但ECU总能根据前期标定的结果,找到合适的空气和燃料的比值,这个比值就是大家更为熟悉的“空燃比”。
为了方便折腾,工程师又发明了”空气过量系数“这个概念。因为他们发现在某些工况下,往燃烧室里面导入更多的空气,发动机依然能继续工作,而且可以获得意想不到的好处——当然,要是导入更少空气(也就是多喷点油)也会有意想不到的好处,但坏处就是费油且不环保,所以这个方面的课题申请不下来。
如果空燃比比理论空燃比更大,也就是空气更多、油更少,那么空气过量系数就是大于1。而如果空燃比比理论值更小,也就是气少油多,此时空气过量系数小于1。而本文主题“λ=1”就是理论空燃比。
在维修中,我们还有个喷油量修正值,是从喷油嘴的角度来理解空气和燃油组分之比。因为数据很直观,所以我们修车师傅更喜欢用空气过量系数和喷油量修正值,而不是空燃比。
聊了很多,但我们还不能回到主题。要想理解大众第5代EA888全工况λ=1的含金量,必须先聊聊“稀薄燃烧”。
在15-20年前,稀薄燃烧(简称“稀燃”)才是汽车工程界的热点,每年有无数热能与动力工程的学生靠研究汽油机和柴油机的稀燃获得了学位,每年新发论文数量比诺诺卖掉的二手车还要多。
所谓稀薄燃烧,顾名思义,就是空气多而燃油少,对应上文所述的λ
但稀薄燃烧在5代EA888这里显然失宠了,因为它有如下明显缺点:
1. 因为空气含量更高,所以火焰传播速度慢、点火困难,需要更强的火花塞和更鸡贼喷油策略——分层燃烧技术,比如多次喷油,这可以让燃烧室局部过浓(其他地方更稀)。
2. 局部过浓可能导致有些工况下产生积碳和早燃。在高负荷工况下,火焰传播速度慢,可能有些燃料没有完全燃烧,也会造成积碳颗粒,同样会导致早燃。所以很多稀燃发动机必须降低压缩比,或者在高负荷工况改为均质燃烧(λ=1)。
3. 稀燃发动机尾气中有更多的NOx?(氮氧化物),因为在高温且稀燃工况下,氮气也被拉进来一起玩儿了,而传统三元催化不能高效处理这些废气,必须借助其他的装置。
也就是说,稀燃对火花塞、喷油系统、发动机标定和尾气处理都带来了很大挑战,拉高了发动机研发成本。但情况到了大众这里,有了一些改变。
因为配备了500bar喷油系统,EA888 evo5可以无视工况差异,让燃油颗粒“闪送”到燃烧室的任意角落。充分混合的混合气规避了传统发动机的缺点,工程师发现不用稀燃也能获得良好的热效率,积碳也不多(传统的均质燃烧也存在局部过浓问题,肯定比稀燃更严重)。所以,大众所说的“全工况λ=1”就能达到如下的好处:
1. 尾气处理更简单。
2. 燃烧稳定,高负荷效率更高。
3. 火焰传播稳定,标定更简单。
最后,归根结底,发动机多喷油了,所以动力性有提升。
l 文章写到这里,我建议大家不妨从“提升动力”的角度再来理解一遍这个问题。从“提升动力”这个角度出发,大众选择“全工况λ=1”的逻辑会更加清晰一些:
动力必须提升,所以必须提升峰值扭矩和转速;
l 如果要提升峰值扭矩,更高增压/更大压缩比/更多喷油;
l 更高增压靠VTG,改善低负荷增压,但高负荷没办法,而峰值扭矩显然在高负荷工况,放弃;更大压缩比会导致早燃,不能步子太大,放弃;更大喷油,依托500bar喷油嘴,路子可以走通,但这就不能稀燃了;
l 如果要提升转速,则火焰燃烧要更快、更稳定,稀燃已经没有潜力可挖了;
l 综上,放弃稀燃,全工况λ=1。
不难看出,全工况均质燃烧让工程师的工作更简单了,但要想做到这一步,必要条件就是超强的喷油系统。这条技术路径再往下走,就是HCCI均质压燃发动机了,汽油机越来越像柴油机靠拢了。
当然,大众是大众,它做的压燃发动机肯定和马自达不一样。
来源:爱车的诺诺一点号