為什麼德系發動機工作時水溫普遍比日系發動機高?

日本汽車 德國汽車 豐田 汽車 非專業車評 2019-03-08

之所以要寫一篇關於德,日系車水溫高的文章,主要是因為前幾天回答的一個問題;那個問題主要是問為什麼德系車總是比日系車更容易出現漏機油的問題,主要原因就是德系發動機的密封橡膠件容易更早的老化,如果排除掉橡膠原料本身的質量問題,能解釋德系發動機密封橡膠件提前老化的原因就只有兩個高溫,高壓;至於德系發動機高壓的原因很容易理解,畢竟在很早的時候就普及了渦輪,所以運行時缸壓偏高也可以理解(這就是為什麼大多數德系的增壓發動機都推薦使用95號汽油,因為點火前的缸壓,溫度都高,低標號汽油在這種狀況下容易劇烈燃燒,導致爆震),而下面要說明的就是為什麼德系發動機無論是過去的自然吸氣時代,還是如今的渦輪增壓時代,工作溫度普遍都比日系發動機要高上一些,其實最主要的還是設計理念上的不同。

為什麼德系發動機工作時水溫普遍比日系發動機高?

發動機水箱裡的水(冷卻液)到底是幹什麼用的?

拋出這個問題相信很多朋友都會說發動機水箱內的水(冷卻液)是用來降溫用的,這個說法本身是沒有錯的,但請別忘了水(冷卻液)會帶走發動機燃燒汽油時所產生的熱量,帶走的熱量多了會導致發動機熱損耗變大,使得油耗上升;帶走的熱量少了,則可能導致大量的熱不斷堆積,導致發動機損毀,所以要以一個理性的角度去看待不同車系發動機的不同水溫;從最原始的角度來說,冷卻液僅僅是起到了降溫的作用,因為在很多年前,發動機的各項技術還沒有如今這般發達,什麼熱平衡,熱管理之類的概念並沒有引起太多的重視,而隨著降低油耗的相關法規的日益嚴苛,發動機的熱損耗程度就變得尤為重要了;前面也提到了,水溫過低會使得熱損耗加劇,水溫過高會影響發動機散熱,所以能在保證發動機正常運行的狀態下保證水溫的最大化就變得尤為重要!而德系車正是採用了這種策略,選擇較高的水溫最終的目的在於降低油耗,因為節能永遠是內燃機的核心問題。

為什麼德系發動機工作時水溫普遍比日系發動機高?

壓縮比

為什麼德系發動機的水溫要比日系車偏高?

眾所周知德系車很早就開始普及了渦輪增壓技術,但渦輪增壓與壓縮比則完全是個對立面,發動機可以高壓縮比(自然吸氣),也可以選擇渦輪技術高增壓;但高壓縮比絕對不能遇到高增壓(別拿日產那個可變壓縮比來說事,因為日產那臺可變壓縮比在發動機高負荷的時候,壓縮比會大幅度降低,藉此實現平衡,而不至於導致壓力過大),因為渦輪的強制進氣(給氣缸加壓)會導致發動機點火前的缸壓遠大於壓縮比所體現出來的缸壓;簡單點說就是同樣壓縮比為10的一臺渦輪增壓發動機,一臺自然吸氣發動機,雖然它們的壓縮比一樣都為10,但實際上這臺渦輪增壓發動機點火前的缸壓遠比這臺自然吸氣發動機要大,因為渦輪機頭不僅有活塞上行到最頂點產生的壓力,還有渦輪強制進氣提供的另一部分壓力,這就等於間接的提高了壓縮比,所以為了抑制爆震,渦輪增壓發動機往往壓縮比普遍要低於自然吸氣發動機;而且增壓值越大,壓縮比就越低,就是為了防止點火前的壓力過大;可以參考奔馳AMG的A45,那臺能爆發400匹馬力的2.0T渦輪增壓發動機的實際壓縮比只有8.6,可能在很多朋友眼中看來,這個壓縮比都應該是上個世紀的產物了吧?但實際上就是因為防止點火前的缸壓太高,爆震問題太劇烈,所以不得不將壓縮比降低來緩解(所以這輛車油耗奇高無比),而降低了壓縮比就等於間接的提高了油耗(壓縮比越高,注入發動機內的空氣密度越高,燃燒效果就越發充分,越節油);A45只是一個相對極端的例子,但生活中的德系車大多數的壓縮比只是偏低,但偏低的壓縮比同樣造成了油耗的上升,所以為了起到補償作用,往往德系車的發動機水溫都會設置的偏高一些,以用來降低熱損耗,並起到節能的作用;說到底德系發動機的高水溫實際對應的是它偏低一些的壓縮比(補償作用)!再一點就是更高的水溫可以使機油粘度變得更低(也就是變稀);機油稀則代表發動機的運行阻力降低,有效的降低了發動機的能量損耗,所以在一定程度上較高的水溫可以保證發動機在阻力更低的環境下運行,所以德系車往往都是使用-40的機油,就是為了防止高溫下變得太稀而失去保護能力(需要稀,也不能太稀,這同樣是個平衡)。

為什麼德系發動機工作時水溫普遍比日系發動機高?

發動機四個衝程

日系發動機的水溫為什麼偏低?

重要的原因還是日系車企始終排斥給民用車裝渦輪,即便目前的豐田也推出了1.2T,2.0T兩款增壓發動機,但更多的只是一種觀望態度,豐田的骨子裡還是想走高壓縮比+高熱效率+混動的最終發展模式,所以自然吸氣始終是日系車企沒法丟棄的技術;所以在這樣的大框架下,日系車的壓縮比始終比德系要高上不少,所以在這種狀況下為了緩解爆震就只能將工作時的水溫稍微降低一些;產生爆震的原因主要就是發動機在壓縮衝程後,點火衝程前出現高溫,高壓的狀況(由於辛烷值不足,已經沒辦法抑制爆震了),如果前文提到高壓縮比+高增壓會導致爆震,那麼高壓縮比+高水溫同樣會產生爆震,所以日系車選擇了走高壓縮比的路線,就必然得限制水溫,防止點火前的溫度過高(依然是個補償的問題),而隨著日系車逐漸的走上渦輪增壓道路,工作時的水溫也會逐漸的上升一些。

為什麼德系發動機工作時水溫普遍比日系發動機高?

發動機運行狀態

說到底德系發動機,日系發動機之間的差異還是源於設計理念的差異;德系(歐系)車企很早就押寶渦輪增壓技術,選擇了渦輪增壓就基本告別了高壓縮比以及高熱效率的發展思路,而為了平衡油耗,德系發動機只能去採取提高工作時的平均水溫來降低熱損耗(參考熱力學第二定律),間接的去降低油耗;而日系車則不同,始終將混動視為內燃機最後的進化形態,所以日系車企將壓縮比看得極重,所以最近這麼多年來豐田,馬自達不斷在提高壓縮比,而在這種情況下如果再將水溫升高,那麼爆震問題就很難控制了;要知道大多數的日系車都是可以燒92號汽油的,在這種可兼容辛烷值含量偏低型汽油的情況下,也就更沒辦法去提高水溫了;而大多數的德系車如奔馳,寶馬,奧迪,大眾的大部分車型都是推薦95號汽油的,所以德系發動機敢把水溫設置得偏高。

為什麼德系發動機工作時水溫普遍比日系發動機高?

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