柴油車與汽油車- 汽車常識@ Lalala :: 隨意窩Xuite日誌
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柴油的油費又比汽油低,因此使用柴油車,比起汽油車更經濟許多,而且更環保。
柴油引擎另外的好處,就是更耐用。
因為引擎必須承受更大的壓縮,所以比汽油更堅固,使得結構 ...
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200608210146柴油車與汽油車-汽車常識?未分類今天晚上頭痛。
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嗯。
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-_____-最近談起車。
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以前我對車有小小的研究(現在已經沒有再接觸有關汽車的資訊了),不過大多不是研究車種,而是共通的原理(我的癖好),因為懂這些後,看哪台車都可以看得更懂。
與其單單的認造型與車型還有特色,我覺得實際去了解車的背後理論更來的實用。
我的追求不過是為了更了解,並不是修車或成為專長,當然不會那麼專業。
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但是最近一直捲入一個話題:柴油車與汽油車。
討論多次後,覺得很煩,因為目前沒有遇到真的了解汽油引擎與柴油引擎的人。
大概是因為大家看車,都是看車型和造型居多吧,講到馬力大概有一些概念,以為懂了,實際上卻沒有真正了解。
就讓我在這裡用比一般短篇文章更深入解釋的探討,修正大家的嚴重錯誤觀念。
===汽車的轉型===
過去大家對柴油普遍的誤解依然存在,但是世界漸漸改觀,而最快改觀的則是歐洲國家。
現在柴油房車在歐洲銷售量已經超過市場50%,汽油車在歐洲已經漸漸落沒。
懂車的都會知道,頂級的車全部是歐洲的,無論是科技、品味、質感、性能等等,歐洲對於汽車科技總是高人一等。
其次是日本車,再來才是美國車,但是英國人往往覺得美國車是爛貨。
現在世界漸漸地朝著電子車和柴油車發展,因為汽油實在太貴了。
歐洲人對車的認識早已超過了其他國家,早一步開發柴油科技,早一步推廣柴油車,充分了利用柴油車的優勢-省錢、省油、更環保。
===什麼是汽油引擎+一些汽車小常識===
這是大家最熟悉的引擎,無論是機車、汽車,都是採用汽油。
每種油的特質不同,所以引擎設計也不同。
汽油碳含量較柴油少,點燃需要靠火星塞的高壓電點燃,因此無法在空氣:汽油比率非常高的時候點燃(空氣大量多餘汽油)。
點燃有個問題:氧氣是否足夠?氧氣不足夠,則會產生有毒性的一氧化碳(不是二氧化碳),而且使汽缸積碳,無法達到汽油能夠提供最高的能量運用,因此浪費汽油。
燃燒不完全不但對於機械保養不好,環保更是糟糕。
--引擎的輸出:馬力與扭力--
汽油引擎的好處是馬力大,但是馬力不代表力。
馬力,是一種power(「力」「量」),是力(力)的速率(量)。
馬力是輸出的力道與速率的綜合。
因此你力小,但是速率高(引擎轉速),馬力也可以很大。
在運算過程中,轉速往往對於馬力的影響大於扭力(引擎實際輸出的力),因為速率的數值總是比較高。
但在實際開車上,扭力的實用度與影響,卻大於馬力(因為扭力才是可以用的實際力道)。
這個就是有很多人不清楚的馬力與扭力的關係與差別,這也是為什麼汽油在數據上馬力總是超過柴油。
這點講到柴油的時候會更深入解釋。
--汽油引擎的特色--
汽油引擎的不同點就是它需要一個火種,也就是火星塞。
火星塞利用高電壓使汽油在汽缸裡面點燃。
因為利用一個火種,汽油引擎的空氣壓縮不需要太高就可以達到燃燒(這點看過柴油引擎篇後你就會更了解)。
因為空氣壓縮不需要太高,裡面轉動引擎的活塞(中文叫什麼我忘了,英文是piston)所需要移動的距離減少,每次週期減短,就達到了更高的引擎轉速,也就是輸出的速率。
雖然速率達到了,但是由於壓縮的比例較低,實際輸出的力道反而比較小,也就是扭力比較小。
高速率,而與柴油引擎相對下較低的扭力,仍靠高速率達到了超過柴油引擎的馬力。
--扭力比馬力更重要--
扭力重要,是因為在尤其在爬玻的時候,汽車需要的不是引擎的轉速,而是實際輸出的力道。
如果一台車的扭力不夠,就無法爬陡玻,此時唯一解決的辦法是打空檔、採油門,將引擎的轉速提高,然後放開離合器,使瞬間引擎高馬力的輸出傳到輪胎,希望藉著這個短時間的力量輸出能夠使汽車爬玻。
但是高速率有一個問題:容易使輪胎打滑。
打滑的時候抓力降低,反而沒有辦法推動車子。
因此爬玻只有一個最有效的解決辦法:提高低轉速時的扭力。
扭力大的話,即使是偏低的引擎轉速,也可以讓車子有輕快的加速率,更快更省油。
然而,在非常高速加速的時候(例如120km/h以上),汽油感覺上比較快,是因為速率比較高,而轉速高的情況下,通常扭力也會跟著提高,提高輸出馬力,達到輪胎更高力道以及速率的輸出,使高速中再度加速的車子加速率達到更佳狀態。
這個便是高馬力的優勢,但是這種情況的實用度說實在的,除非你在跑道賽車,否則實在少之又少,而且只要是扭力夠大的柴油,也不過慢你零點幾秒,如果算起高轉速所費的油錢的話,其實是你輸了。
一般人很少開超過120km/h,達到140km/h經驗的人更少(我開過165km/h),因此實際大馬力的優勢其實沒有辦法被充分利用。
大馬力的力道輸出當然會比較大,但是比起扭力:馬力輸出比,卻劣於柴油引擎,也就是說,一般人充分利用馬力的比率少之又少,而且實用效率比柴油引擎更低。
--回到汽油引擎--
當然,汽油引擎也有優於柴油引擎的特點,那就是它的汽油味不如柴油重,而且引擎暖身時間也不需要多長(因為利用高壓電火種)。
轉速高,給人一種快感,也比較不吵雜,而且也不容易排出黑煙(但是汽油引擎對環境污染仍較嚴重)。
最容易令人選擇汽油引擎的兩點,大概就是氣味不那麼重、黑煙比較不是問題。
===柴油引擎===
過去人對柴油車的觀念就是:吵、嚴重污染、慢、力道小。
應該說是,現在人仍抱著這種觀念,只有跟這方面有接觸的人,才有對於汽油引擎以及柴油引擎正確的觀念。
與其吵、污染嚴重、慢、力道小,柴油引擎相反的,雖然比較吵,但是卻污染低於汽油引擎、不慢、而且力道非常龐大,絕對高出同樣排氣量的汽油引擎許多。
以為卡車為了商業經濟效益而選用柴油引擎嗎?這當然是很實際的考量之一,但是對於不想將經濟考量為首的機械設計師,採用柴油引擎的原因是:力大,才能夠有效率的推動重量級的卡車。
公車也是如此。
重量級的卡車,如果算成20噸重的話,可以說是幾乎都是使用柴油引擎。
比起1.5噸重的中型房車需要更龐大的力道輸出。
要汽油引擎達到一樣的扭力力道輸出,則是非常費油而且技術上更麻煩,不如採用更適合的柴油引擎。
美軍與蘇俄還有所有國家的坦克車,少說也有40噸以上的重量,都全部採用扭力極為龐大的柴油引擎,沒有例外。
--柴油引擎的特色與優勢--
柴油引擎沒有類似火星塞的火種,在汽缸裡更是沒有採用高壓電或其他方式的火種引燃柴油。
柴油的特性是因為燃點較低,能夠利用空氣壓縮所放出的熱量點燃柴油,因此柴油引擎最重要的設計是:高度空氣壓縮。
為什麼空氣壓縮後,會放出熱量?這就需要回顧過去在學校學的理化了:
--柴油引擎的背後理論--
物質最常見的型態有三種:氣體、液體、固體。
直接到結論,氣體比液體不穩定,液體比固體不穩定,而越不穩定的型態,能量越高。
能量越高,原子震動越大,而電子量小的原子,靠電的吸引力較小,因此比較不容易與其他原子聯合,因而以氣體(原子與原子間有間隔)型態呈現。
液體,則是原子非常靠近,卻沒有固定聯合,因此是高密度的鬆動原子所形成的型態。
由於原子能量沒有那麼大,震動較小,所以密度高形成液體。
固體則是密度高、又結合的原子,因此原子不會鬆動(很難鬆動),形成最穩定的狀態,也就是固體。
這就解釋了為什麼水需要大量的熱量輸入才會成為氣體(水蒸氣),而需要放到冷凍庫將它的熱量(能量)移除才能形成固體(冰)。
除了給予熱量或移除熱量,讓氣體成為液體的方式還有一種:壓縮。
如果你將水蒸氣壓縮至一個程度,水蒸氣還是會變回水。
在這個情況下,你會發現,怎麼變成水的水蒸氣更熱了,這不是增加能量嗎?其實不是,會讓你覺得更燙的原因是因為它將它原有的熱量排出,而去感受它的你變成了它能量排出的一個受體,吸收它原有的能量,而你所吸收到的能量,就是你感覺到的熱度。
氣體要變成液體,一定要更穩定,能量更低,所以被壓縮的水蒸氣,需要找一個出口排出原有的能量,也就是自行散發出熱量。
--回到柴油引擎--
就是這樣的原理,採用高壓的柴油引擎,將空氣大量壓縮,使空氣需要變得更穩定而放出原有的熱量,這熱量在汽缸裡被柴油吸收,引燃柴油,因此產生內爆,推動piston使引擎運作。
這就是為什麼柴油引擎不需要火星塞或類似的火種就可以「自己燃燒」。
一般汽油引擎空氣的壓縮比例介於7:1到9+:1之間,有些更強調扭力的汽油引擎甚至可以達到10:1的壓縮。
柴油引擎的空氣壓縮,17:1、20:1都有,壓縮量明顯大於汽油引擎相當多。
就是因為需要採許這樣的壓縮量,柴油引擎的piston活動距離增長(為了壓縮空氣),讓每個運轉週期更費時而使引擎的運轉變的緩慢。
如果你注意一點,汽油車至少都可以達到6000至7000轉,而下次坐公車仔細看一下,它的引擎轉速不過到4000左右。
這就是我所謂柴油引擎較低的輸出速率。
但高壓縮的情況下,卻使扭力增高了,也就是柴油引擎實際的力道比較低壓縮的汽油引擎更高,推動力高出許多。
因此依靠扭力的優勢,汽車最高時速是由賓士的概念跑車使用柴油引擎達到超過時速400多公里的極速,不是汽油引擎,因為在空氣阻力如此大的情況,光是靠速率無法達到需要的推動力。
因為扭力輸出變大了,速率變慢了,運轉週期較長,所以速率降低的情況下,耗油量較低,而因為更大的力道可以使齒輪比例設計差別更小,以更低的引擎轉速達到更高的輪胎轉速,用低引擎轉速達到同樣的汽車行走速度。
除了這點省油的特點外,柴油引擎因為不需要火星塞引爆,所以可以在空氣:柴油比率相當高的情況下引爆,使得燃燒更完全,使用效率更高,一氧化碳排出更低,污染更低,而因為柴油能量利用更有效率,每次使用量又更少,所以更加省油。
柴油的油費又比汽油低,因此使用柴油車,比起汽油車更經濟許多,而且更環保。
柴油引擎另外的好處,就是更耐用。
因為引擎必須承受更大的壓縮,所以比汽油更堅固,使得結構上更耐用,而且沒有火星塞,保養更簡單,可靠度更高,機械故障率更低。
--柴油引擎的壞處--
柴油引擎運作比較吵,不過現在汽車的隔音設計越來越優良,所以這類的問題漸漸改善。
新型的福斯集團柴油房車,柴油引擎運轉已經達到如絲般的柔順細膩,噪音已經與汽油引擎差不多。
柴油引擎另外令人覺得麻煩的就是需要熱車,但是現在的柴油技術當然更好,這個問題也漸漸改善。
還有一個令人困擾的,就是味道。
沒錯,柴油的廢氣的確難聞而且味道更重,但是那卻是更低污染的廢氣,也就是說,你吸汽油車的廢氣比柴油車的廢氣更不健康。
有的時候柴油車加速會排出許多黑煙。
那些黑煙在某種程度上不能算是空氣污染,因為那些黑煙是碳,這是燃燒不完全所造成的(因為柴油是更高碳含量的油)。
碳到處都是,燒過的木頭、鉛筆、我們的身體裡面到處都是碳原子,而且碳會被生物持續回收使用,無毒,並不構成溫室效應,所以在國際標準的鑑定下,柴油引擎所排出的黑煙,也就是碳,並不屬於污染原,那只是看起來可怕而已。
雖然柴油車還是有味道,但是賓士已經推出無味的柴油引擎,雖然在實際的功能與輸出效率劣於福斯集團和寶獅集團的柴油技術,但是很明顯的,注重柴油引擎的歐洲已經往無味的柴油引擎技術發展了,未來可望柴油這方面的困擾越來越低,甚至降到零。
還有一點沒有提到的,就是柴油引擎因為引擎結構上強度要求更高,所以造價較為昂貴,買起來比同樣的汽油車貴一些,但是長期使用下來,省的錢卻更多,而且更耐用。
而因為這樣的設計,柴油引擎重量較重,使汽車設計上前後的重量安排難度較高,而且整體車身更重,不過這些壞處都被它省油的特質勝過。
日本本田和豐田公司都已經推出半汽油、半電子車了,也就是說,在電力充足的情況下,會使用電力,而電力不足的話,汽油引擎可以使汽車持續跑而且同時充電。
汽車需要更大的動力時,汽油引擎也會不時加入幫忙推動汽車。
這種車也省油許多,但是比起柴油車,技術上的發展落差更大,因為是屬於新科技。
在實際效率的評比下,這種半電半汽油的車,省油率並沒有優於柴油,而動力卻劣於柴油許多,使效率更差。
目前以動力和經濟上的比較,沒有比柴油車更好的了。
現在的柴油引擎,已經受Audi使用在平均時速近300km/h(比一元方程式賽車更高)的汽車極度疲乏賽的24小時賽車LeMans賽中(Audi連續兩三年都是冠軍)。
這種專業賽車使用柴油引擎,讓更多對柴油引擎的懷疑者無言。
面對現實吧,柴油車的時代已經來臨,在歐洲柴油車已經佔所有汽車銷售量大半了。
如果你不知道哪家公司的柴油引擎科技比較好,目前最好的就是福斯集團和寶獅集團。
本田最近對柴油引擎的開發也十分迅速,技術已經不會輸給歐洲這兩大汽車集團,所以本田的柴油引擎也可以考慮在內喔。
_____________________________
這篇是我第一次講汽車,大概也是我最長的其中一篇吧?我相信我已經滿完整的整個介紹並且解釋了。
對於汽油車和柴油車不認識的,以及對於柴油車還是有錯誤觀念的,讀到這篇算是你們賺到的。
希望你們以後看柴油車,可以以不同而且正確的眼光看它。
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