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什么是齿讯学习?

汽车哪些电子控制单元的输入信号需要EPS提供?

发动机开发标定时如何确定活塞销偏置和曲轴偏置量?

发动机如何把最大扭矩设定在某一固定转速或某一区间?哪些参数决定最大扭矩对应的发动机转速?

Volvo T5 五缸发动机和传统四缸发动机比较有什么优势和劣势?

涡轮增压有什么坏处?为什么像兰博基尼等超跑厂商那么排斥涡轮增压?

如何看待如今自然吸气发动机不断向小排量涡轮增压方向发展?

电动涡轮前景如何?

为什么日系车基本没有装配涡轮增压的发动机?

宝马车迷如何看待宝马放弃自然吸气转投涡轮增压?

混合动力汽车和自然吸气汽车在同排量的情况下,为什么马力有差别?

涡轮增压提高了热效率(W/Q)吗?是提高了动力性还是燃油经济性?

汽油内燃机发动机的最大扭矩、最大功率、最高效率三种工况之间有什么样的关系?

为什么有的柴油车要加尿素?

鸟击能对飞机的发动机造成多大危害,为什么没有办法避免?

发动机设计主要是设计什么?哪些问题是至关重要的?一两个人能做到吗?

中国 C919 发动机堪比波音飞机已获 400 架订单,你们有什么看法?

涡轮风扇发动机是如何防止水对发动机运转的影响的?

什么时候汽车比赛中可以有更多小排量引擎?

马自达 ATENZA 的创驰蓝天发动机相比带涡轮车型有优势吗?

涡轮增压提高了热效率(W/Q)吗?是提高了动力性还是燃油经济性?

汽油内燃机发动机的最大扭矩、最大功率、最高效率三种工况之间有什么样的关系?

为什么有的柴油车要加尿素?

鸟击能对飞机的发动机造成多大危害,为什么没有办法避免?

发动机设计主要是设计什么?哪些问题是至关重要的?一两个人能做到吗?

中国 C919 发动机堪比波音飞机已获 400 架订单,你们有什么看法?

涡轮风扇发动机是如何防止水对发动机运转的影响的?

什么时候汽车比赛中可以有更多小排量引擎?

马自达 ATENZA 的创驰蓝天发动机相比带涡轮车型有优势吗?

混合动力汽车和自然吸气汽车在同排量的情况下,为什么马力有差别?

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JackyQ 回答了问题 2016-10-07 12:384 个回复 不感兴趣

电动涡轮前景如何?

赞同来自:

电动涡轮,电动水泵,全电控气门机构,电动机油泵。摆脱机械机构单纯依赖转速的局限和机械变动在曲轴转角上的局限性,直接与发动机实际需求关联。这思路都是一样的。关键在于可靠性。机械硬连接的可靠性是可预见的,其变动范围的局限性也反过来令其安全性可控。电控一方面依赖传感... 显示全部 »
电动涡轮,电动水泵,全电控气门机构,电动机油泵。摆脱机械机构单纯依赖转速的局限和机械变动在曲轴转角上的局限性,直接与发动机实际需求关联。这思路都是一样的。关键在于可靠性。机械硬连接的可靠性是可预见的,其变动范围的局限性也反过来令其安全性可控。电控一方面依赖传感器的可靠和即使运作,一方面依赖算法的合理性,还有对意外情况的紧急处置,还有在长耐久条件下的适应性等。没有看到原文,但从字面看想必目前电动也只是个辅助系统吧。

汽车企业用dfmea,严重度高于7的希望其频度应尽可能小,探测度尽可能告(越高评分越低),三者乘积在一定指导线内。按照这个要求,这些电控设备的严重度很高的条件下,频度要小于百万件低于20-30,应有有效的模拟技术在设计早期节点以极高的识别度和有公认体系的识别未来失效风险的。方能满足我们汽车体系在量产车上大规模应用的基本条件。

题外话,其实汽车业界积累的新技术储备再用20年问题不大的。

谢邀。
增压化和小型化现在看起确实是趋势,但是很大程度上是因为政策的原因。

因为欧洲是有排量税的(有待确认),而天朝汽车行业的政策制定者一般都是师从德国(从排放标准到各种试验工况都是跟欧洲一模一样),所以学习欧洲设置排量税,而中国市场是世界第一大汽车市场,各厂商都很... 显示全部 »
增压化和小型化现在看起确实是趋势,但是很大程度上是因为政策的原因。

因为欧洲是有排量税的(有待确认),而天朝汽车行业的政策制定者一般都是师从德国(从排放标准到各种试验工况都是跟欧洲一模一样),所以学习欧洲设置排量税,而中国市场是世界第一大汽车市场,各厂商都很重视中国市场的开发,他们不断地调整自己的产品研发思路,来适应中国的政策法规。

除了排量税,另外一个更重要的原因是排放标准,欧洲的ECE标准和中国的国V标准循环工况太简单太落后了,你敢相信模拟日常汽车使用工况就是下面这个图:
http://image2.qiniudn.com/26682-d5be8cc4e1e24a1a84004b21ea09198a
就是几个匀加减速、怠速和匀速运动,这种老掉牙的工况让欧洲涡轮车来跑,很轻松就跑出极好的油耗和排放成绩。 https://pic4.zhimg.com/c889ecebb2207fcdf2a78c314d9a8983_b.jpg
就是几个匀加减速、怠速和匀速运动,这种老掉牙的工况让欧洲涡轮车来跑,很轻松就跑出极好的油耗和排放成绩。

而美国的FTP工况明显就现实的多,更多的加减速,几乎就没有匀速的部分
http://image2.qiniudn.com/26682-c76733afe8148de502f173330f712e69
另外还有两段补充工况,最后加权得出来综合油耗。所以为啥说工信部的油耗根本就不可信,因为现在用的工况完全没法模拟日常使用,京6现在貌似要采用美标的循环工况了,而且欧洲人自己也受不了这种老旧的工况了,顶着车企压力要搞新的工况。 https://pic3.zhimg.com/fe5eb0e0f82e7a4e09ab920527dc7976_b.jpg
另外还有两段补充工况,最后加权得出来综合油耗。所以为啥说工信部的油耗根本就不可信,因为现在用的工况完全没法模拟日常使用,京6现在貌似要采用美标的循环工况了,而且欧洲人自己也受不了这种老旧的工况了,顶着车企压力要搞新的工况。
下面放个图让大家看看欧洲工况是何等的不靠谱:
http://image2.qiniudn.com/26682-a54559b38058531d2acbf368de0e624a
https://pic2.zhimg.com/b09febf421338877fce3d854d37f38b5_b.jpg

目前来说涡轮增压做的好的大都是在欧洲市场上的巨头,如大众、PSA这种大集团,他们本身受欧洲政策影响最大,所以最有意愿开发涡轮增压发动机。

外来者如通用则直接用欧宝(德国)的技术,福特欧洲开发了福克斯、蒙迪欧致胜等欧洲特供车型(或者说为了在欧洲市场上有竞争力而研发涡轮增压车型),然后他们又把这些欧洲车型拿到天朝来卖,简直是无缝对接,反正天朝各种汽车行业标准政策法规都是抄欧洲的,反观那些不咋爱用涡轮的,无非也就是欧洲市场上卖的一般的,如日系三强,本来就卖的一般,为何还要单独为欧洲市场开发发动机呢?日系的主战场从来都是美国啊。

所谓增压发动机更适合城市路况?这都误解成啥样了,城市路况开开停停,转速上不去涡轮就是个摆设,人欧洲用涡轮是因为要避税没办法,加上经常跑高速(像德国这种不限速的国家)。涡轮增压对于北上广这种大城市来说就是噩梦,这不大众的涡轮增压发动机不就烧机油吗?实际上最适合涡轮增压的反而是大排量发动机,现在这种小排量增压完全是本末倒置。

针对评论中的质疑:
1.欧洲大部分地区都是按碳排放收税的,按排量收税的很少。
这一点我确实没做好功课,印象流了,欧洲汽车税制究竟如何还得请教高人。

2.增压引擎省油的关键就在于利用增压的扭矩平台特性,在中低转速就可以充分发挥发动机的效率。
省不省油已经有很多文章解答过了,同动力的自吸和涡轮发动机,油耗基本一样。
权威杂志consumer reporter曾出过一次报告,对美国市场上的主流车型进行测试,同动力的na和涡轮机油耗几乎一样。
地址如下: Consumer Reports finds small turbo engines don't deliver on fuel economy claims
英文阅读困难的同学也可参考一下新车评网的翻译文章:
小排量涡轮省油“骗局”
[quote]Small turbocharged engines are marketed as delivering the power of a large engine, with the fuel economy of a smaller one. That's a tempting proposition, but our testing shows these small-displacement turbos are not delivering on the promises.
By now, we've tested many cars with these engines, and lots of competitors with traditional, naturally-aspirated powerplants, big and small. Generally, the turbocharged cars have slower acceleration and no better fuel economy than the models with bigger, conventional engines. Looking at EPA fuel-economy estimates (calculated based on laboratory tests), some of these cars' turbocharged engines seem to have an advantage. But we found those results don't match the findings from [url= ]our own fuel-economy tests .
下图表为报告中的节选,0-60 mph相当于是百公里加速时间,EPA mpg是在美国环保局的工况下油耗,CR mpg为杂志社自己测的油耗,25 mpg约为9.4升每百公里,27 mpg约为8.7升每百公里。
http://image2.qiniudn.com/26682-f6a5f67fc67a98b7ac0de730e2d5d989
https://pic1.zhimg.com/43ea2627c6eb76d47b91885395c99550_b.jpg
http://image2.qiniudn.com/26682-bcb378666d074c29f4d397f48d8b31a4
https://pic1.zhimg.com/669b51d72a9ab10dd2cda5147be0e4bc_b.jpg
http://image2.qiniudn.com/26682-939dc3b595790c0ca252209e2edd1332
表中的各种车型都是北美爆款车型,同样在天朝也很红的,如Ford Fusion其实就是蒙迪欧,Optima就是起亚k5,下面SUV里的Eecape就是以断轴闻名的翼虎。 https://pic2.zhimg.com/ff516d4a0554da2d5140eec7b000a2d9_b.jpg
表中的各种车型都是北美爆款车型,同样在天朝也很红的,如Ford Fusion其实就是蒙迪欧,Optima就是起亚k5,下面SUV里的Eecape就是以断轴闻名的翼虎。
以上各种车型都是各自厂商的主流车型,性能差不多,可见在中级车中涡轮增压的蒙迪欧反而是油耗最高的,同样翼虎也是SUV中油耗最高的,1.6T比2.4L的油耗还高,2.0T的福特机头比日系的V6发动机油耗还要高的多,是不是大家的世界观都颠覆了?
这也就解释了为何日系不上涡轮增压吧,既然你费尽心思最后油耗动力比我还弱,我干嘛要用可靠性那么差的涡轮机,大众的涡轮增压发动机在出过的丑事大家都还历历在目吧,(很可惜因为大众几款神车在北美卖的太差了,CR都没拿过来测)。
要知道CR可能是世界上最权威的汽车杂志了,可信度还是极高的。以后再有谁说涡轮增压省油大可拿这篇报告给他看。

中低转速发挥效率我不太懂,就不乱说了。(晚上查个资料再更新)

3.日系三千卖的一般。。。。折叠吧
有图有真相:
http://image2.qiniudn.com/26682-af609da1f8c9318a02e891c3f1554a93
https://pic3.zhimg.com/13d083a1b08b6697e9038ab7efb4114a_b.jpg
http://image2.qiniudn.com/26682-060bf52d41ca0fb82b66e47898a74c06
相比而言日系卖的难道不差?雅阁都退出欧洲了。 https://pic4.zhimg.com/91994a827e78eeba98f03cc94a2dfa8f_b.jpg
相比而言日系卖的难道不差?雅阁都退出欧洲了。
感谢邀请=-=对不起那么晚才回答,好久不上知乎~

我发现我的每一个汽车话题回答的正文第一句话都是……同意徐舟的观点……

兰博基尼不选择涡轮增压技术可以有很多冠冕堂皇的理由,徐舟提到的“声音不符合”就是最有力的理由之一,超级跑车制造商的产品不仅仅以运动性能为... 显示全部 »
感谢邀请=-=对不起那么晚才回答,好久不上知乎~

我发现我的每一个汽车话题回答的正文第一句话都是……同意徐舟的观点……

兰博基尼不选择涡轮增压技术可以有很多冠冕堂皇的理由,徐舟提到的“声音不符合”就是最有力的理由之一,超级跑车制造商的产品不仅仅以运动性能为卖点,还需要以产品的内涵、品牌的价值与态度让消费者认同,发动机的声线对于真正懂车的超级跑车购买者来说是很重要的一点,列举一下各大超级跑车制造商的发动机声线,很明显地就可以发现他们各自的不同之处,发动机声音也是超级跑车品牌的一部分。

保时捷在2009年的时候就办过一次竞猜比赛,让人们上它的官网听一些不同款型的保时捷的声音来作出辨别,不过这一页面已经下线了。这里是关于这次活动的报道, http://www.autoblog.com/2009/11/16/porsche-challenges-you-to-guess-which-911-you-are-listening-to/ ,这是当时的页面, http://www.blogcdn.com/www.autoblog.com/media/2009/11/porschex20.jpg 。

关于史蒂夫的说法,“至少在2020年前,我不认为此技术会出现在超级运动跑车上”,我看了autocar的原报道,见这里, http://www.autocar.co.uk/www.autocar.co.uk/News/NewsArticle/AllCars/261138/

“For the time being it will not happen,” said Winkelmann. “For this decade, I don’t see it happening in the super sport car business – although I would also caution against saying it could never happen.”

原文的评论里面就闹翻了,当然你也可以说8.0L四涡轮16缸的Bugatti Veyron是用来满足皮耶西博士变态欲望的产物,3.8L双涡轮V8引擎的McLaren MP4-12C是用来唬弄那些因为曾经的McLaren F1慕名而来的傻大款的,3.6L双涡轮六缸引擎的Porsche 911 GT2(997)是加强版买菜车……他可能不把这些看作是super sport car吧,我估计也可能就是和autocar编辑侃大山的时候随口一说。

关于兰博基尼的讨论结束,下面说涡轮增压有什么坏处?涡轮增压的原理见这里, http://www.zhihu.com/question/19913161/answer/13343734

涡轮增压的坏处如下,

1、与涡轮增压技术捆绑在一起的就是“涡轮迟滞”这一概念,涡轮增压由于其使用了发动机排出的废气驱动,其需要的启动条件便受到发动机的废气状态所决定,需要发动机在中高转速下,在排出的废气压力较高(同时温度也较高)的情况下,才能够成功启动涡轮增压器,并且由于从发动机处于中低转速状态下踩下油门踏板到发动机转速升高、排气压力升高导致涡轮的启动、带动压缩叶片工作需要一定时间,涡轮增压带有其不可避免的缺点,反应时间,也就是涡轮迟滞,并且,一般来说,一定排量下的涡轮增压器越大其涡轮迟滞也就越大,带来的增压效果越明显其涡轮迟滞也就越明显,但近年来,世界上主流采用涡轮增压的车厂与涡轮增压技术的提供商都在普遍致力于解决涡轮迟滞的问题,使得涡轮增压发动机的动力输出能够接近自然吸气发动机的线性输出。

2、涡轮增压技术使用了高温的发动机废气作为其推动叶片的旋转的动力来源,高温废气直接接触叶片这一点这对于涡轮叶片以及整体结构使用的材料来说有较高的要求,对于动力要求较高的超跑来说,涡轮增压部件可以说是运行情况非常极限的发动机中最不稳定的一个部分了。

3、涡轮增压技术对于发动机处于低转速阶段的扭矩改善不明显,但可以使最大扭矩输出的转速范围变得较宽。
新车评网的总编颜宇鹏在他的微博中曾说过,马自达的创驰蓝天技术是日本传统精益工艺反击欧洲涡轮方案典型代表,其意义比省几个油来得重大得多。
我个人觉得马自达一直是一个非常固执的车企,从以前对转子发动机的痴迷,到现在的创驰蓝天,一句话,马自达就是一个从不懂得营销的技... 显示全部 »
新车评网的总编颜宇鹏在他的微博中曾说过,马自达的创驰蓝天技术是日本传统精益工艺反击欧洲涡轮方案典型代表,其意义比省几个油来得重大得多。
我个人觉得马自达一直是一个非常固执的车企,从以前对转子发动机的痴迷,到现在的创驰蓝天,一句话,马自达就是一个从不懂得营销的技术宅。也是一个相当"奇葩"的企业,马自达全系产品,无论轿车,SUV,甚至MPV,其驾驶风格都高度统一,好开,容易开,转向精准灵敏,底盘功力深厚,有极限乐趣。
增压发动机并不是什么先进技术,欧洲车企主要是为了解决欧盟日趋严格的排放标准和排量税问题而大规模应用。马自达用在MPS上的MZR2.3T也是获奖无数的增压发动机。但日本车企的造车理念不同,他们认为NA可靠性高,平顺,完善,保养便宜,更适合民用车。
马自达认为现有的内燃机技术还很有潜力可挖,比如提高压缩比等一系列的优化,还有对变速箱,车架,底盘的大规模的优化,可以说是推倒了重来,将传统造车工艺推向了一个新的高度。ATENZA在国外也是好评如潮。
第一个问题,水会不会影响发动机燃烧。比较准确的答案是水的吸入可以严重影响发动机的工况,尤其是前端压气机的工况,进而影响发动机燃烧室的工作

先通俗地讲一下航空涡轮发动机。基本的结构是 压气机 — 燃烧室 — 涡轮,空气经压气机压缩进入燃烧室与燃料混合燃烧产生高... 显示全部 »
第一个问题,水会不会影响发动机燃烧。比较准确的答案是水的吸入可以严重影响发动机的工况,尤其是前端压气机的工况,进而影响发动机燃烧室的工作

先通俗地讲一下航空涡轮发动机。基本的结构是 压气机 — 燃烧室 — 涡轮,空气经压气机压缩进入燃烧室与燃料混合燃烧产生高温高压气体,带动涡轮工作,涡轮向后排气提供推力,并带动压气机工作继续压缩入口处的气体。当然涡扇发动机还有外涵道,主要的推力实际上来自外涵道,但是基本的工作原理是一致的

水是如何影响发动机工作的呢?这个要视空气中水的含量和特性来考虑。相关研究其实没有特别把“雨滴”拿出来,而是放在空气中的水这样一个大概念下去考虑。
常见的空气中水含量的指标有3个,TWC(Total Water Content),LWC(Liquid Water Content)和IWC(Ice Water Content)。IWC包括冰粒和水冰混合态颗粒,并不是严格意义上的液态水滴,但是在这个行业的研究中也把他们视作空气中的水组分了,所以这里也谈一下。LWC中又要细分为常态的水滴和过冷的水滴。水滴,过冷水滴,冰水混合颗粒和冰粒都能对涡扇发动机造成严重影响,但机理各不相同

在海拔较低的时候,比较多见的是LWC过高的情况。如果水滴不过冷,比较典型的例子就是TACA 110号航班通过高水含量云层导致双发停车
Lessons Learned
如果发动机大量吸入空气中的水和冰雹,尽管他们在压气机和燃烧室内会蒸发掉,但这个过程会吸收大量的热,导致燃烧室前气体温度降低,压气机工况不正常,燃烧室需要消耗更多的燃料,进一步发展可能导致发动机自动减速(roll-back)。TACA 110的情况非常极端,当时空气中的水含量达到 25-30g/m^3,相当于发动机内下了一场一小时积水深度就能达到10米的大暴雨,直接把燃烧室浇灭了。之后飞行员重启发动机,但是压气机工作还是不正常,导致燃烧室出口气体温度过高,烧毁了后方涡轮。事后发现吸入的更多的是冰雹,但是这个事故机理上和吸入液态水是一样的

当海拔更高或者温度偏低的时候,空气中的水可能会变成过冷态,就是水滴的温度低于0度但是没有结冰。 Supercooling
过冷水很不稳定,与飞机表面撞击后会很快转化为冰。原理上它会导致飞机前几级压气机表面结冰,压气机效率下降。不过我并没有听说过实际的案例,也没有相关的研究,过冷水结冰对机翼,副翼,襟翼和涡桨发动机危害更大。比较常见的一个说法是认为压气机温度较高,过冷水会被加热,结冰的特性会发生改变。总体来说过冷水有影响发动机工况的理论可能,但没有证据表明过冷水会导致发动机停车

相对于狭义的水滴,冰粒对发动机的影响是这几年航空安全研究领域兴起的一个热点话题。比较著名的一个研究是06年由波音,NASA,NRC还有Honeywell一起发布的一个technical report,通过对比不明原因的发动机推力损失和气象数据,推导出了IWC和发动机推力损失存在联系。并且在一趟由香港飞往台北的航班上监测到了发动机吸入冰粒后,燃烧室前温度和发动机推力都出现了异常状况,从而证实了这一现象的存在
The Ice Particle Threat to Engines in Flight

(AIAA) Jeanne Mason女王万寿无疆!(利益相关)
经过近几年的研究,现在已经基本确定,高IWC的飞行环境可能会导致发动机结冰和一系列发动机异常。最严重的是GE的新一代发动机,在投产后多次出现了飞行过程中结冰,并出现发动机停车无法重启的现象,已被FAA下令限期整改
UPDATE 2-U.S. FAA warns airlines of GE engine icing problems
| Reuters
当然,GE表示发动机结冰和发动机停车无法重启是孤立事件,请不要把这两个独立的异常联系起来。利益相关,请勿吐槽=_=
但至少还是可以说,发动机吸入冰粒会导致第一级压气机静叶严重积冰,脱落的积冰可能会击毁发动机内叶片或者发动机的蒙皮。可以看到NASA Glenn对他们近几年研究的一个科普性总结,翻墙可以看到里面有一个油管的动画示意
Frigid Heat: How Ice can Menace a Hot Engine
这些毁灭性的事故一旦发生肯定对发动机的工作有巨大影响。但再次强调,没有任何证据表明这些问题和发动机空中停车无法重启有联系!!!因为很重要所以说两次!!!T_T自己意会就好了

总结起来就是,发动机吸入狭义上的水可能会有roll-back和熄火,广义的水组分上还可能带来结冰问题,导致发动机工作异常。这些问题最终都会给燃烧室的工作带来负面影响。这些影响都有一个前提,那就是异常高的TWC,LWC或者IWC。


那么发动机如何对抗水的影响呢?最基本的手段是提高适航标准和气象预报避险。提高适航标准很好理解,只要空气中的水含量不是异常的高,现代涡扇发动机是能在很长一段时间内保持正常工作的,因为水导致的roll-back的问题在90年代以后也没有出现过了。
通过气象预报避开危险云层则是最安全的手段,我们通过气象云图可以通知飞机改变航线,减少在水含量高的云层中停留的时间。实际上前文提到的Jeanne女王大人带队的那次飞行实验,就是通过和台北气象部门联系,飞机主动飞入冰云完成的测试。反之亦然,在合理范围内尽量避开就好了.近几年随着对冰粒和冰水混合颗粒认识程度的加深,空客已经牵头开始对这两种气象环境进行研究 HAIC Project
最后,如果发动机叶片结冰了怎么办?没有关系,GE已经开发了新技术,在发动机的侧面开了一个小窗户,飞行员一键就能打开窗户,把冰从这个窗户里甩出去,就不会破坏发动机啦~这个技术已经得到FAA的认可!大家马上就能坐上发动机带窗户的灰机了~还是那句话,敢吐槽GE这个手段的都是异端,利益相关! (╬ ̄皿 ̄)凸 很重要所以说三次!!!
GE readies fix for engine icing on 787s, 747-8s
三个字:然并卵

发动机堪比什么的 @张水 已经解释的很清楚了,没什么堪比不堪比的,我在这里重点谈谈订单的水分以及该机在市场上的竞争力。

今年的巴黎航展后,C919的总订单数量达到了500多架,这个数字包括了意向订单和确认订单。但是,如果我们细看一下C91... 显示全部 »
三个字:然并卵

发动机堪比什么的 @张水 已经解释的很清楚了,没什么堪比不堪比的,我在这里重点谈谈订单的水分以及该机在市场上的竞争力。

今年的巴黎航展后,C919的总订单数量达到了500多架,这个数字包括了意向订单和确认订单。但是,如果我们细看一下C919的客户,就不难发现,除了德国普仁和美国通用之外,其他全部都是国内的航空公司和租赁公司。而美国通用全称是美国通用电气金融服务有限公司(GECAS),其母公司GE是C919的唯一发动机供应商,其自家机队规模高达1450架,目前GECAS的C919订单为10架确认订单加10加意向订单,对于自家机队规模来说,这种采购其实只是小打小闹,从某种程度上也是对于自家产品的支持。至于德国普仁,稍微百科即可知道,隶属于中国普仁集团,本质上说也是国内的公司。这说明,C919到目前为止并没有得到国外航空公司和租赁公司的认可,国内的订单也很难说不是政治任务。另外,这500多架订单虽然包括了所谓的“确认订单”,但是没有一个订单是交付定金了的。对此,中国方面的解释是C919目前售价未定,所以也无从计算定金。但是在国际商用飞机采购中,没有支付定金的订单是不算确认订单的,日后违约的成本几乎为零。所以C919表面上看订单数量有那么500多架,实际上都是虚的,是否这500多架都能转化为实际交付的产品很难说。即使是国内航空公司,国家一样没有权利逼他们买C919,当年新舟60就是个很好的例子,国内各大航空公司就是不买,最后没办法中航工业自己成立一个幸福航空,自产自销,这算哪门子歪路==

订单已经问题重重,而交付更是令人揪心,开始计划的2014年首飞、2016年交付,到现在2015年中却表示今年依然无法首飞,延迟交付不仅意味着客户的流失,更会使飞机的竞争力大幅下降。即使C919的技术现在是领先的,等到交付的时候市场早就被瓜分完成,你插不进来。即使交付的时候技术依然有优势,看看洛克希德当年的L-1011吧,就是因为晚到,销量就是上不去,结果洛克希德永远地退出了客机市场。

时间是把无情的刀,砍掉了一个又一个被延迟了的项目,对于中国航空人来说,运10的教训依然历历在目。也许强大的国家意志可以保证C919项目不会下马,但是只有市场才能证明一个项目到底是成功还是失败。
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发... 显示全部 »
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发失效的情况下,使用一台发动机安全着陆的能力,也就是说即便单台发动机被小鸟搞停机,对飞行员来说"那都不是事儿"。如果两台发动机同时“中奖”,飞行员只能指望‘萨伦伯格’附体了。 2009年的今天:哈德逊河上演飞机迫降奇迹
http://image2.qiniudn.com/26682-a8df24c5c60d5b96853e02cd34be26f4
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。 https://pic1.zhimg.com/2063bbb810fd57028a94b45f2e4aab6c_b.jpg
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。

怎么保护飞机的主体结构不被发动机破坏呢,首先要知道发动机的大杀器是什么?它就是发动机内部高速旋转的风扇叶片,它们就像一把把锋利的尖刀,在飞行过程中,如果风扇叶片在外力冲击下由根部断裂,断片就会在巨大离心力的作用下甩出,一旦飞出发动机,飞机和里面乘客都是“肉”啊!
http://image2.qiniudn.com/26682-a6372d29b044704b33d6111ef4b2f7c7
https://pic1.zhimg.com/79abfc36dc60e47ce7d5a72bd5e537ec_b.jpg
为了抵御“尖刀”,发动机设计师得造出“铁布衫”才行,这个铁布衫的学名是风扇包容环,见上图绿色部分。

早期发动机的包容环均采用不锈钢做成带有多条加强肋条的机匣,不仅质量大而且包容能力有限,1980年代后期发展出了铝制薄壳缠绕几十层Kevlar布,再加上环氧树脂组成的包容环,这种包容环韧性极强,而且质量轻。【1】(不知道有没有21世纪的最新成果,欢迎补充。)

在这个铁布衫的保护下,飞机上的同学们再也不用担心飞出的叶片啦。

说了那么多原理,落实到工程上,还得靠工程师们的试验才行。
1.吸鸟试验
http://image2.qiniudn.com/26682-efefe705183097d69ab5c78891b19302
劳斯莱斯发动机碰鸟试验2Rolls-Royce Trent 900 Bird Ingestion http://v.youku.com/v_show/id_XNDI4MTY1NzU2.html 发动机工程师需要模拟各种情况下,鸟被吸入发动机后的状态,包括用不同重量的鸟冲击发动机叶片的不同位置,来确保小鸟不会对发动机造成损坏。简单来说,就是用高压气体把小鸟当成炮弹一样,射向发动机叶片。听说,为了模拟地更加真实,还需要使用活鸟......(都是为了同学们的安全啊!)

2.叶片爆破
一般来说,一只小鸟不会将发动机风扇叶片打断,但是对于航空工程师来说,安全就是跟那最不可能的“万一”较真,他们要保证在极端情况下,飞机仍能安全返航,这就有了发动机中最烧钱的试验——叶片爆破(一台价值数千万的发动机瞬间灰飞烟灭)。
这个试验是将炸药装在风扇叶片上,在发动机正常工作时引爆,在这种情况下,保证发动机内部零件不会损伤外部的飞机结构。
http://image2.qiniudn.com/26682-1856be61a5c99cb99bc8b9c01e1fdae8
民航发动机吸鸟试验 http://v.youku.com/v_show/id_XMTA1NjMwNDU2.html 看完这个视频,就知道发动机“铁布衫”的作用了。(上面说的劳斯莱斯就是罗尔斯·罗伊斯公司,用手机版看的朋友看到的是优酷原标题,劳斯莱斯和罗罗现在已经是两个不相干的公司,罗罗除了有航空发动机,还在海上石油和天然气船舶方面有很先进的产品。)
以上这些要求都是民用航空发动机投入使用前的标准试验,军用发动机可以选择性飘过......

【1】引自《现代航空发动机技术与发展》 北航出版社
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民用航空发动机是人类工程科技的顶尖之作,为啥我们还要慢慢追,请参见。
都说中国人仿制水平世界一流,却为何仿制不出世界一流的航空发动机?
匿名用户

Sleepy Lin 回答了问题 2016-10-07 13:1610 个回复 不感兴趣

为什么有的柴油车要加尿素?

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因为排放问题,需要处理氮氧化物。

不嫌啰嗦继续往下看。

解决排放问题的方法有两种,一种是“预防”,在事物发展的前期遏制问题的发生;一种是“治理”,在问题发生以后进行有效的收尾。这两种方法分别叫做前处理和后处理。前处理治本,后处理治标。柴油机的排放物,主要是... 显示全部 »
因为排放问题,需要处理氮氧化物。

不嫌啰嗦继续往下看。

解决排放问题的方法有两种,一种是“预防”,在事物发展的前期遏制问题的发生;一种是“治理”,在问题发生以后进行有效的收尾。这两种方法分别叫做前处理和后处理。前处理治本,后处理治标。柴油机的排放物,主要是氮氧化物NOx和和微粒PM(包含碳烟DS),其次是HC 。柴油机的CO和HC与汽油机相比少很多,但PM要多出不少。
柴油机的欧洲排放标准是这样的: http://image2.qiniudn.com/26682-f67a59064bd44eca3eed856695b1e1eb
90年代初,很多技术得到电控的辅助,发展迅速(比如日本电装拉开高压共轨的序幕),通过燃烧室、喷油规律、进排气等等的改进,在机内完成净化是可行的,但不论是欧洲还是中国,基本在第四阶段的排放指标完成了一个转折,完全依靠前处理来达到当下的标准,已经做不到了,CO作为燃烧完全与否的证据,其标准在后几个阶段都没有变化,这基本可以说明“继续优化燃烧解决排放”是比较困难的一件事。 https://pic2.zhimg.com/5a4d6545069c1e174af1bbfa7dd89899_b.jpg
90年代初,很多技术得到电控的辅助,发展迅速(比如日本电装拉开高压共轨的序幕),通过燃烧室、喷油规律、进排气等等的改进,在机内完成净化是可行的,但不论是欧洲还是中国,基本在第四阶段的排放指标完成了一个转折,完全依靠前处理来达到当下的标准,已经做不到了,CO作为燃烧完全与否的证据,其标准在后几个阶段都没有变化,这基本可以说明“继续优化燃烧解决排放”是比较困难的一件事。

前面提到柴油机的排放物最关键的是NOx和PM,处理微粒主要靠微粒捕集器(DPF),NOx则主要靠催化还原。NOx对于汽油机来说也是比较关键的排放物,汽油机与柴油机的NOx排放不会差很多,当然柴油机的控制会难一些,不过两者基本在一个数量级。欧洲是在第三阶段排放标准才正式将NOx排放单列一项的:
http://image2.qiniudn.com/26682-ae684714c047846622cde7bbb4f362f5
NOx的生成条件主要是高温富氧。 https://pic4.zhimg.com/21021a68474aaf622929ee1ef1e64743_b.jpg
NOx的生成条件主要是高温富氧。
汽油机的排温比起柴油机要略高100~200°C,但通过一段管道以后到后处理的部分时基本都差不多。其后处理控制NOx主要是通过三效催化剂来完成的,三种贵金属当中的铑Rh在较低的温度下就可以催化NOx被还原剂还原为氮气,还原剂可以是H2也可以是CO。不过这种还原反应是很依赖环境当中的氧浓度的,氧浓度超过一定限度以后,这种氧化还原反应就很难有效的实现,这是前提。

而不论是汽油机还是柴油机,燃烧过程基本上可以分为滞燃期(着火准备),急燃期(迅速释放能量),以及后燃期(未在急燃期完全燃烧的燃料继续释放能量)。不过柴油机在后燃期之前,一般会认为存在一个缓燃期,这个时期燃烧仍然迅速,缸内压力持续上升,可是活塞已经过了上止点开始下行,气缸容积不断增加,燃烧必须足够快,压力的上升才能抵消气缸容积膨胀的效果,因此总体来说压力上升速度比急燃期更慢。
在后燃期时,因为急燃、缓燃期间产生的废气以及中间产物的存在,氧浓度已经开始下降,如果氧浓度不足,会造成剩余燃料的燃烧急剧恶化,结果就是燃烧不完全经济性下降、微粒排放提升等等的效果。
柴油机的这个现象颇为严重,增压的效果会在这里带来很多利好(事实上如今的柴油机增压器几乎是标配),因此柴油机需要富氧燃烧,可是富氧燃烧是柴油机的NOx控制更难的原因。

结合前面提到的三效催化器对氧浓度的依赖,让柴油机使用汽油机的三效催化器是不现实的。
当然调节缸内燃烧也存在矛盾,即NOx和PM之间的难以调和,此消彼长。

使用尿素处理NOx的方法,被称为SCR (Seletive Catalytic Reduction),催化作用选择性超强。
SCR使用的还原剂可以是各种氨类物质,比如氨气NH3,氨水NH4OH,尿素(NH2)2CO等等,甚至是一些HC。

使用氨气时,工作温度需要在250~500°C范围内,相关反应是这样的:
http://image2.qiniudn.com/26682-749175218301e32a3b916d6dd393c83e
http://image2.qiniudn.com/26682-504d551518950ccec0f3b35a8dcae49f
http://image2.qiniudn.com/26682-3996648d2cc836798cd91e44e65a7f29
http://image2.qiniudn.com/26682-f8607b9776c41449d9cf1eece52069e6

如果温度过低,反应就没办法有效进行,温度过高时,则会损伤催化器,并且会使还原剂直接氧化造成更多的还原剂消耗,导致新的NOx生成:
http://image2.qiniudn.com/26682-db60f2aee3d62d15e9ac66f55d2e5614
http://image2.qiniudn.com/26682-39499c94080999bc75575debee53feb0
http://image2.qiniudn.com/26682-87a54539ec9aaf124d1af98a77aa61a1
http://image2.qiniudn.com/26682-59ebb9ae2e614c36528dd42a38f27ebb

如果使用氨水作为还原剂,效果拔群。可以降低NOx排放95%以上。但是整机需要一套非常复杂的控制系统,而且氨水的气味非常让人难以接受。
所以通常来说,使用尿素更为方便,尿素的水溶液在200°C的温度以上,会产生NH3。
http://image2.qiniudn.com/26682-af0641956b97e3fb2eab1f0660c142fb

如此,通过喷射以及控制系统,就能够有效的对NOx进行处理了。
http://image2.qiniudn.com/26682-918c74e5b0d6485087f722dd580f6572
https://pic3.zhimg.com/38a496ce5c93057e9c7f6ef848ce4756_b.jpg
ECU通过柴油机的转速以及燃油喷射量计算出NOx的排放浓度,通过尿素理论、SCR催化器的温度对NOx的转化率进行估算,并计算所需要的NH3量,最后通过NH3与尿素之间的关系得到当下需要的尿素喷射量。
http://image2.qiniudn.com/26682-474bdd1184efcc25523023f7c0fbbde3
https://pic1.zhimg.com/1c4a09885e082b284bfd5266209994d8_b.jpg

效率比较可观,欧四要求的转化率仅为50%。
http://image2.qiniudn.com/26682-4356ce6d6c1178cc54f8393c05569f04
https://pic4.zhimg.com/1c5f7a0d0e35534e2b15fc3a2ed9762f_b.jpg
对于排放而言,前后处理的技术如何搭配也比较讲究,需要在性能与成本当中做折中。
http://image2.qiniudn.com/26682-ae364b1d80f126558b3219c0ce0c5e97
https://pic1.zhimg.com/837bd197a169e24b4760146a35bb76cc_b.jpg

http://image2.qiniudn.com/26682-6b3340781f453a8f731317b92dd6c476
https://pic4.zhimg.com/a5368bc5c3aadb09b894da47a2f52b23_b.jpg
还记得前面提到的,调节缸内燃烧时NOx和PM的矛盾么,使用后处理来调和这个矛盾是比较重要的,要达到欧四或者欧五的标准,SCR已经是比较常见的一条路了。
已填坑。
首先,题主在补充中说明了:
我理解的最高效率即是指让燃油产生尽可能多的功率。

我个人认为,最能说明这个指标的参数应该是 燃油消耗率 。
以下为百度百科给的定义:
燃油消耗率是指发动机以一千瓦的功率工作一小时的燃油消耗量,也称为汽车制动油耗率,... 显示全部 »
已填坑。
首先,题主在补充中说明了:
我理解的最高效率即是指让燃油产生尽可能多的功率。

我个人认为,最能说明这个指标的参数应该是 燃油消耗率 。
以下为百度百科给的定义:
燃油消耗率是指发动机以一千瓦的功率工作一小时的燃油消耗量,也称为汽车制动油耗率,常有BSFC(Brake Specific Fuel Consumption)代指;或者指每小时单位有效功消耗的燃油量,通常以每千瓦小时的耗油量表示。

燃油消耗率的单位为g/(kW·h),从这个单位就可以看出这个参数反应的是在单位时间内,产生1kW的功,需要多少g的燃油,也就反应出燃油的使用效率。

然后,问题来了,这个参数跟发动机扭矩和转速有什么关系呢?这就要说起发动机的另一个重要特性----万有特性。以下为周龙宝主编的《内燃机学》对万有特性的解释:
万有特性一般是在意转速n为横坐标,平均有效压力 http://image2.qiniudn.com/26682-3c115b6bfa3aae993091f51df62857d1
(或转矩 http://image2.qiniudn.com/26682-74dfd3ad4884e7f25dae3152189cd737
)为纵坐标的坐标平面内绘出一些重要特性参数的等值曲线族。其中最重要的就是燃油消耗率 http://image2.qiniudn.com/26682-786230326ea9f90fce481c8e001dd459
。 文字太枯燥,来看图吧,下图就分别是汽油机和柴油机的燃油消耗率万有特性图。
http://image2.qiniudn.com/26682-5535050908601df75ff1f2ba62046adb
万有特性图为等高线图,在三维上看是一个凹坑的形状。我们以柴油机为例子,可以看出来,当发动机在1500转每分钟,转矩为280N·m时,发动机拥有最小的燃油消耗率216.8g/(kW·h)(pdf电子书为老版本,手上的纸质书上有更明显的标示,一个小圆圈),同样在1500转每分钟的转速下,当转矩大于350N·m或者小于220N·m时,燃油消耗率就达到了225g/(kW·h)。也就是说,如果发动机在最小的燃油消耗率工况下工作,就可以拥有最高的燃油使用效率。 https://pic1.zhimg.com/38ed03d97ba6c08a3690bdcf8c178e9c_b.jpg
万有特性图为等高线图,在三维上看是一个凹坑的形状。我们以柴油机为例子,可以看出来,当发动机在1500转每分钟,转矩为280N·m时,发动机拥有最小的燃油消耗率216.8g/(kW·h)(pdf电子书为老版本,手上的纸质书上有更明显的标示,一个小圆圈),同样在1500转每分钟的转速下,当转矩大于350N·m或者小于220N·m时,燃油消耗率就达到了225g/(kW·h)。也就是说,如果发动机在最小的燃油消耗率工况下工作,就可以拥有最高的燃油使用效率。

相比之下,汽油的最小燃油消耗率需要转速在3000转每分钟左右,这也反映出柴油机更适合在低转速下工作,汽油机更适合在相对较高的转速下工作这一特性。

这个图有什么意义呢?我领导的原话是:“ 万有特性图是设计出来的 ”。

下面就要说到发动机与使用发动机的车辆的匹配问题了,我用两个例子来简单说明。
例如,一台柴油发动机要用在拖拉机上,拖拉机工作时需要比较大的扭矩,而不需要非常高的转速,这时,发动机在设计和调教时就会让最小的燃油消耗率的点出现在扭矩点。

如果,另一台柴油发动机要被用在小汽车上,小汽车更多是时间是以比较高的速度行驶,这时,如果将这台发动机设计得和拖拉机上的柴油机一样低转速油耗低就明显不合适了,小汽车上的发动机的最小燃油消耗率的范围,就很可能是在较高转速低扭矩的地方。

将上面的例子类比到汽车上,就可以说,不同的汽车,厂家会根据其实际情况(阻力、工况、车辆自重、变速器)进行调校,最后的结果是一款汽车会在某一个速度时特别省油,之所以很多老司机开车省油,也就是他们用经验找到了最低的燃油消耗率那个区间。

最后,回到题主的问题,最大扭矩、最大功率、最高效率的关系。已知功率=2π*扭矩*转速,也就是说最大功率应该出现在最大转速下能达到的最大扭矩时。根据万有特性图,我们可以看出, 最高效率并不一定出现在最大扭矩或者最大功率时 。 当然也不是绝对,毕竟,最高效率的点是被设计出来的。

以上。
首先说明,认为涡轮增压可以通过提供更多的空气“使燃油燃烧时能有更多的氧气,燃烧就更充分”或“提高燃烧效率”的说法是完全不成立的。普通汽油发动机都是工作在lambda接近于1的情况下,过稀的混和气会使得排气温度升高或者根本无法点燃。涡轮增压发动机在高速高负荷工况... 显示全部 »
首先说明,认为涡轮增压可以通过提供更多的空气“使燃油燃烧时能有更多的氧气,燃烧就更充分”或“提高燃烧效率”的说法是完全不成立的。普通汽油发动机都是工作在lambda接近于1的情况下,过稀的混和气会使得排气温度升高或者根本无法点燃。涡轮增压发动机在高速高负荷工况下甚至要提供过浓混和气(lambda 0.75-0.8)以降低排气温度 ,保护排气系统。现代发动机,无论增压与否,燃烧效率已经很高了(95%以上),没有必要也不可能提升。不断纠结于燃烧效率(combustion efficiency,Qc/Qlhv)的人请自行wiki。至于本问题下的其他答案,负责任的说,答题人都无法使用和解释发动机领域的专有名词,基本上处于入门车迷的水平。

现在回答问题:汽油发动机其空燃比通常是一定的,所以多进空气就一定多喷油。至于单位燃油产生的功率是不是大了——单位燃油产生的热量可以看作不变,但是热量转化为发动机的输出功,是随着发动机转速、负荷的不同变化的。燃油燃烧发出的热量,除了转化为发动机的输出功外,还要1、克服泵气损失;2、克服摩擦损失;3、克服散热损失;4、驱动发动机附件。这些损失通常都是与转速和负荷直接相关的。所以不能笼统地说单位燃油产生的通过曲轴传输出来的功率在增压前后是怎么变化的。

PS:
涡轮增压有可能提高发动机 热效率( thermaldynamic efficiency,W/Q), 以节省燃油。以下假设可以说明部分问题:
一台1L自然吸气发动机假设额定输出功率50kW,摩擦功假设40kW,散热等损失40kW,无附件损失。那么这台发动机的热效率是50/(50+40+40)=38.46%
涡轮增压后,进气歧管压力提高一倍(2bar,绝对压力),额定输出功率达到80kW,增加60%,假设燃烧效率(combustion efficiency)与自然吸气相同,因 摩擦功损失是转速的强函数,是负荷的弱函数 ,那么摩擦功上升不会高于60%(假设60kW),散热损失上升也不会高于60%(同样假设60kW),那么这台发动机的额定点的热效率是提升的,为80/(80+60+60)=40%,提升了1.54%。
(这位客官说了:什么?忙活这半天就提高了1.54%?搞笑呢?
确实没。虽然我们这个假设保守了一些,但是内燃机从诞生以来效率无不是通过这一点一滴才发展到现在的35%左右的。也就是说咱辛辛苦苦加一升油快八块了都,结果只有大概两块五是花在咱身上的。)

但是事情不是绝对的,在高速高负荷工况,为限制排气温度,通常需要提供过浓混和气,通过蒸发燃油(这一部分燃油不参与燃烧)达到降低排气温度的作用,因此全速全负荷的油耗较高。
在一些部分负荷下(歧管压力小于1bar),由于涡轮在排气系统中的产生阻力,造成排气背压提高,泵气损失增加,不见得比自然吸气发动机比油耗低。
在开发评价体系中,通常用发动机经常运行的几个工况点来评价发动机的燃油经济性,如(2000rpm,BMEP=2bar)等。

发动机的燃油经济性和整车的燃油经济性不是一回事。发动机的燃油经济性指的是比油耗,g/kWh;整车油耗通常是百公里油耗,L/100km。整车的油耗是通过结合发动机和传动系统整车匹配来实现的。装了比油耗低的发动机的车不一定省油,装了不省油的发动机的车不一定费油。

目前主流发动机和整车都在走低速化小型化的道路,主要就是为了降低摩擦损失,提升整车燃油经济性。
小型化,和低速化,增压是一个主要实现方式。
整车的燃油经济性还是要靠发动机与传动系统匹配完成的。通常自然吸气发动机高效率区域出现在高负荷中高转速,一般城市甚至高速工况都无法在此区域内工作;而增压发动机的万有特性高效率区域可以出现在比自然吸气发动机低负荷低转速的区域,通过合理的传动系统匹配,可以让整车工作在这一区域或者尽可能靠近,从而达到节省燃油的目的。这才是增压小型化低速化的关键。
新车评网的总编颜宇鹏在他的微博中曾说过,马自达的创驰蓝天技术是日本传统精益工艺反击欧洲涡轮方案典型代表,其意义比省几个油来得重大得多。
我个人觉得马自达一直是一个非常固执的车企,从以前对转子发动机的痴迷,到现在的创驰蓝天,一句话,马自达就是一个从不懂得营销的技... 显示全部 »
新车评网的总编颜宇鹏在他的微博中曾说过,马自达的创驰蓝天技术是日本传统精益工艺反击欧洲涡轮方案典型代表,其意义比省几个油来得重大得多。
我个人觉得马自达一直是一个非常固执的车企,从以前对转子发动机的痴迷,到现在的创驰蓝天,一句话,马自达就是一个从不懂得营销的技术宅。也是一个相当"奇葩"的企业,马自达全系产品,无论轿车,SUV,甚至MPV,其驾驶风格都高度统一,好开,容易开,转向精准灵敏,底盘功力深厚,有极限乐趣。
增压发动机并不是什么先进技术,欧洲车企主要是为了解决欧盟日趋严格的排放标准和排量税问题而大规模应用。马自达用在MPS上的MZR2.3T也是获奖无数的增压发动机。但日本车企的造车理念不同,他们认为NA可靠性高,平顺,完善,保养便宜,更适合民用车。
马自达认为现有的内燃机技术还很有潜力可挖,比如提高压缩比等一系列的优化,还有对变速箱,车架,底盘的大规模的优化,可以说是推倒了重来,将传统造车工艺推向了一个新的高度。ATENZA在国外也是好评如潮。
第一个问题,水会不会影响发动机燃烧。比较准确的答案是水的吸入可以严重影响发动机的工况,尤其是前端压气机的工况,进而影响发动机燃烧室的工作

先通俗地讲一下航空涡轮发动机。基本的结构是 压气机 — 燃烧室 — 涡轮,空气经压气机压缩进入燃烧室与燃料混合燃烧产生高... 显示全部 »
第一个问题,水会不会影响发动机燃烧。比较准确的答案是水的吸入可以严重影响发动机的工况,尤其是前端压气机的工况,进而影响发动机燃烧室的工作

先通俗地讲一下航空涡轮发动机。基本的结构是 压气机 — 燃烧室 — 涡轮,空气经压气机压缩进入燃烧室与燃料混合燃烧产生高温高压气体,带动涡轮工作,涡轮向后排气提供推力,并带动压气机工作继续压缩入口处的气体。当然涡扇发动机还有外涵道,主要的推力实际上来自外涵道,但是基本的工作原理是一致的

水是如何影响发动机工作的呢?这个要视空气中水的含量和特性来考虑。相关研究其实没有特别把“雨滴”拿出来,而是放在空气中的水这样一个大概念下去考虑。
常见的空气中水含量的指标有3个,TWC(Total Water Content),LWC(Liquid Water Content)和IWC(Ice Water Content)。IWC包括冰粒和水冰混合态颗粒,并不是严格意义上的液态水滴,但是在这个行业的研究中也把他们视作空气中的水组分了,所以这里也谈一下。LWC中又要细分为常态的水滴和过冷的水滴。水滴,过冷水滴,冰水混合颗粒和冰粒都能对涡扇发动机造成严重影响,但机理各不相同

在海拔较低的时候,比较多见的是LWC过高的情况。如果水滴不过冷,比较典型的例子就是TACA 110号航班通过高水含量云层导致双发停车
Lessons Learned
如果发动机大量吸入空气中的水和冰雹,尽管他们在压气机和燃烧室内会蒸发掉,但这个过程会吸收大量的热,导致燃烧室前气体温度降低,压气机工况不正常,燃烧室需要消耗更多的燃料,进一步发展可能导致发动机自动减速(roll-back)。TACA 110的情况非常极端,当时空气中的水含量达到 25-30g/m^3,相当于发动机内下了一场一小时积水深度就能达到10米的大暴雨,直接把燃烧室浇灭了。之后飞行员重启发动机,但是压气机工作还是不正常,导致燃烧室出口气体温度过高,烧毁了后方涡轮。事后发现吸入的更多的是冰雹,但是这个事故机理上和吸入液态水是一样的

当海拔更高或者温度偏低的时候,空气中的水可能会变成过冷态,就是水滴的温度低于0度但是没有结冰。 Supercooling
过冷水很不稳定,与飞机表面撞击后会很快转化为冰。原理上它会导致飞机前几级压气机表面结冰,压气机效率下降。不过我并没有听说过实际的案例,也没有相关的研究,过冷水结冰对机翼,副翼,襟翼和涡桨发动机危害更大。比较常见的一个说法是认为压气机温度较高,过冷水会被加热,结冰的特性会发生改变。总体来说过冷水有影响发动机工况的理论可能,但没有证据表明过冷水会导致发动机停车

相对于狭义的水滴,冰粒对发动机的影响是这几年航空安全研究领域兴起的一个热点话题。比较著名的一个研究是06年由波音,NASA,NRC还有Honeywell一起发布的一个technical report,通过对比不明原因的发动机推力损失和气象数据,推导出了IWC和发动机推力损失存在联系。并且在一趟由香港飞往台北的航班上监测到了发动机吸入冰粒后,燃烧室前温度和发动机推力都出现了异常状况,从而证实了这一现象的存在
The Ice Particle Threat to Engines in Flight

(AIAA) Jeanne Mason女王万寿无疆!(利益相关)
经过近几年的研究,现在已经基本确定,高IWC的飞行环境可能会导致发动机结冰和一系列发动机异常。最严重的是GE的新一代发动机,在投产后多次出现了飞行过程中结冰,并出现发动机停车无法重启的现象,已被FAA下令限期整改
UPDATE 2-U.S. FAA warns airlines of GE engine icing problems
| Reuters
当然,GE表示发动机结冰和发动机停车无法重启是孤立事件,请不要把这两个独立的异常联系起来。利益相关,请勿吐槽=_=
但至少还是可以说,发动机吸入冰粒会导致第一级压气机静叶严重积冰,脱落的积冰可能会击毁发动机内叶片或者发动机的蒙皮。可以看到NASA Glenn对他们近几年研究的一个科普性总结,翻墙可以看到里面有一个油管的动画示意
Frigid Heat: How Ice can Menace a Hot Engine
这些毁灭性的事故一旦发生肯定对发动机的工作有巨大影响。但再次强调,没有任何证据表明这些问题和发动机空中停车无法重启有联系!!!因为很重要所以说两次!!!T_T自己意会就好了

总结起来就是,发动机吸入狭义上的水可能会有roll-back和熄火,广义的水组分上还可能带来结冰问题,导致发动机工作异常。这些问题最终都会给燃烧室的工作带来负面影响。这些影响都有一个前提,那就是异常高的TWC,LWC或者IWC。


那么发动机如何对抗水的影响呢?最基本的手段是提高适航标准和气象预报避险。提高适航标准很好理解,只要空气中的水含量不是异常的高,现代涡扇发动机是能在很长一段时间内保持正常工作的,因为水导致的roll-back的问题在90年代以后也没有出现过了。
通过气象预报避开危险云层则是最安全的手段,我们通过气象云图可以通知飞机改变航线,减少在水含量高的云层中停留的时间。实际上前文提到的Jeanne女王大人带队的那次飞行实验,就是通过和台北气象部门联系,飞机主动飞入冰云完成的测试。反之亦然,在合理范围内尽量避开就好了.近几年随着对冰粒和冰水混合颗粒认识程度的加深,空客已经牵头开始对这两种气象环境进行研究 HAIC Project
最后,如果发动机叶片结冰了怎么办?没有关系,GE已经开发了新技术,在发动机的侧面开了一个小窗户,飞行员一键就能打开窗户,把冰从这个窗户里甩出去,就不会破坏发动机啦~这个技术已经得到FAA的认可!大家马上就能坐上发动机带窗户的灰机了~还是那句话,敢吐槽GE这个手段的都是异端,利益相关! (╬ ̄皿 ̄)凸 很重要所以说三次!!!
GE readies fix for engine icing on 787s, 747-8s
三个字:然并卵

发动机堪比什么的 @张水 已经解释的很清楚了,没什么堪比不堪比的,我在这里重点谈谈订单的水分以及该机在市场上的竞争力。

今年的巴黎航展后,C919的总订单数量达到了500多架,这个数字包括了意向订单和确认订单。但是,如果我们细看一下C91... 显示全部 »
三个字:然并卵

发动机堪比什么的 @张水 已经解释的很清楚了,没什么堪比不堪比的,我在这里重点谈谈订单的水分以及该机在市场上的竞争力。

今年的巴黎航展后,C919的总订单数量达到了500多架,这个数字包括了意向订单和确认订单。但是,如果我们细看一下C919的客户,就不难发现,除了德国普仁和美国通用之外,其他全部都是国内的航空公司和租赁公司。而美国通用全称是美国通用电气金融服务有限公司(GECAS),其母公司GE是C919的唯一发动机供应商,其自家机队规模高达1450架,目前GECAS的C919订单为10架确认订单加10加意向订单,对于自家机队规模来说,这种采购其实只是小打小闹,从某种程度上也是对于自家产品的支持。至于德国普仁,稍微百科即可知道,隶属于中国普仁集团,本质上说也是国内的公司。这说明,C919到目前为止并没有得到国外航空公司和租赁公司的认可,国内的订单也很难说不是政治任务。另外,这500多架订单虽然包括了所谓的“确认订单”,但是没有一个订单是交付定金了的。对此,中国方面的解释是C919目前售价未定,所以也无从计算定金。但是在国际商用飞机采购中,没有支付定金的订单是不算确认订单的,日后违约的成本几乎为零。所以C919表面上看订单数量有那么500多架,实际上都是虚的,是否这500多架都能转化为实际交付的产品很难说。即使是国内航空公司,国家一样没有权利逼他们买C919,当年新舟60就是个很好的例子,国内各大航空公司就是不买,最后没办法中航工业自己成立一个幸福航空,自产自销,这算哪门子歪路==

订单已经问题重重,而交付更是令人揪心,开始计划的2014年首飞、2016年交付,到现在2015年中却表示今年依然无法首飞,延迟交付不仅意味着客户的流失,更会使飞机的竞争力大幅下降。即使C919的技术现在是领先的,等到交付的时候市场早就被瓜分完成,你插不进来。即使交付的时候技术依然有优势,看看洛克希德当年的L-1011吧,就是因为晚到,销量就是上不去,结果洛克希德永远地退出了客机市场。

时间是把无情的刀,砍掉了一个又一个被延迟了的项目,对于中国航空人来说,运10的教训依然历历在目。也许强大的国家意志可以保证C919项目不会下马,但是只有市场才能证明一个项目到底是成功还是失败。
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发... 显示全部 »
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发失效的情况下,使用一台发动机安全着陆的能力,也就是说即便单台发动机被小鸟搞停机,对飞行员来说"那都不是事儿"。如果两台发动机同时“中奖”,飞行员只能指望‘萨伦伯格’附体了。 2009年的今天:哈德逊河上演飞机迫降奇迹
http://image2.qiniudn.com/26682-a8df24c5c60d5b96853e02cd34be26f4
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。 https://pic1.zhimg.com/2063bbb810fd57028a94b45f2e4aab6c_b.jpg
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。

怎么保护飞机的主体结构不被发动机破坏呢,首先要知道发动机的大杀器是什么?它就是发动机内部高速旋转的风扇叶片,它们就像一把把锋利的尖刀,在飞行过程中,如果风扇叶片在外力冲击下由根部断裂,断片就会在巨大离心力的作用下甩出,一旦飞出发动机,飞机和里面乘客都是“肉”啊!
http://image2.qiniudn.com/26682-a6372d29b044704b33d6111ef4b2f7c7
https://pic1.zhimg.com/79abfc36dc60e47ce7d5a72bd5e537ec_b.jpg
为了抵御“尖刀”,发动机设计师得造出“铁布衫”才行,这个铁布衫的学名是风扇包容环,见上图绿色部分。

早期发动机的包容环均采用不锈钢做成带有多条加强肋条的机匣,不仅质量大而且包容能力有限,1980年代后期发展出了铝制薄壳缠绕几十层Kevlar布,再加上环氧树脂组成的包容环,这种包容环韧性极强,而且质量轻。【1】(不知道有没有21世纪的最新成果,欢迎补充。)

在这个铁布衫的保护下,飞机上的同学们再也不用担心飞出的叶片啦。

说了那么多原理,落实到工程上,还得靠工程师们的试验才行。
1.吸鸟试验
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劳斯莱斯发动机碰鸟试验2Rolls-Royce Trent 900 Bird Ingestion http://v.youku.com/v_show/id_XNDI4MTY1NzU2.html 发动机工程师需要模拟各种情况下,鸟被吸入发动机后的状态,包括用不同重量的鸟冲击发动机叶片的不同位置,来确保小鸟不会对发动机造成损坏。简单来说,就是用高压气体把小鸟当成炮弹一样,射向发动机叶片。听说,为了模拟地更加真实,还需要使用活鸟......(都是为了同学们的安全啊!)

2.叶片爆破
一般来说,一只小鸟不会将发动机风扇叶片打断,但是对于航空工程师来说,安全就是跟那最不可能的“万一”较真,他们要保证在极端情况下,飞机仍能安全返航,这就有了发动机中最烧钱的试验——叶片爆破(一台价值数千万的发动机瞬间灰飞烟灭)。
这个试验是将炸药装在风扇叶片上,在发动机正常工作时引爆,在这种情况下,保证发动机内部零件不会损伤外部的飞机结构。
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民航发动机吸鸟试验 http://v.youku.com/v_show/id_XMTA1NjMwNDU2.html 看完这个视频,就知道发动机“铁布衫”的作用了。(上面说的劳斯莱斯就是罗尔斯·罗伊斯公司,用手机版看的朋友看到的是优酷原标题,劳斯莱斯和罗罗现在已经是两个不相干的公司,罗罗除了有航空发动机,还在海上石油和天然气船舶方面有很先进的产品。)
以上这些要求都是民用航空发动机投入使用前的标准试验,军用发动机可以选择性飘过......

【1】引自《现代航空发动机技术与发展》 北航出版社
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民用航空发动机是人类工程科技的顶尖之作,为啥我们还要慢慢追,请参见。
都说中国人仿制水平世界一流,却为何仿制不出世界一流的航空发动机?
匿名用户

Sleepy Lin 回答了问题 2016-10-07 14:1410 个回复 不感兴趣

为什么有的柴油车要加尿素?

赞同来自:

因为排放问题,需要处理氮氧化物。

不嫌啰嗦继续往下看。

解决排放问题的方法有两种,一种是“预防”,在事物发展的前期遏制问题的发生;一种是“治理”,在问题发生以后进行有效的收尾。这两种方法分别叫做前处理和后处理。前处理治本,后处理治标。柴油机的排放物,主要是... 显示全部 »
因为排放问题,需要处理氮氧化物。

不嫌啰嗦继续往下看。

解决排放问题的方法有两种,一种是“预防”,在事物发展的前期遏制问题的发生;一种是“治理”,在问题发生以后进行有效的收尾。这两种方法分别叫做前处理和后处理。前处理治本,后处理治标。柴油机的排放物,主要是氮氧化物NOx和和微粒PM(包含碳烟DS),其次是HC 。柴油机的CO和HC与汽油机相比少很多,但PM要多出不少。
柴油机的欧洲排放标准是这样的: http://image2.qiniudn.com/26682-f67a59064bd44eca3eed856695b1e1eb
90年代初,很多技术得到电控的辅助,发展迅速(比如日本电装拉开高压共轨的序幕),通过燃烧室、喷油规律、进排气等等的改进,在机内完成净化是可行的,但不论是欧洲还是中国,基本在第四阶段的排放指标完成了一个转折,完全依靠前处理来达到当下的标准,已经做不到了,CO作为燃烧完全与否的证据,其标准在后几个阶段都没有变化,这基本可以说明“继续优化燃烧解决排放”是比较困难的一件事。 https://pic2.zhimg.com/5a4d6545069c1e174af1bbfa7dd89899_b.jpg
90年代初,很多技术得到电控的辅助,发展迅速(比如日本电装拉开高压共轨的序幕),通过燃烧室、喷油规律、进排气等等的改进,在机内完成净化是可行的,但不论是欧洲还是中国,基本在第四阶段的排放指标完成了一个转折,完全依靠前处理来达到当下的标准,已经做不到了,CO作为燃烧完全与否的证据,其标准在后几个阶段都没有变化,这基本可以说明“继续优化燃烧解决排放”是比较困难的一件事。

前面提到柴油机的排放物最关键的是NOx和PM,处理微粒主要靠微粒捕集器(DPF),NOx则主要靠催化还原。NOx对于汽油机来说也是比较关键的排放物,汽油机与柴油机的NOx排放不会差很多,当然柴油机的控制会难一些,不过两者基本在一个数量级。欧洲是在第三阶段排放标准才正式将NOx排放单列一项的:
http://image2.qiniudn.com/26682-ae684714c047846622cde7bbb4f362f5
NOx的生成条件主要是高温富氧。 https://pic4.zhimg.com/21021a68474aaf622929ee1ef1e64743_b.jpg
NOx的生成条件主要是高温富氧。
汽油机的排温比起柴油机要略高100~200°C,但通过一段管道以后到后处理的部分时基本都差不多。其后处理控制NOx主要是通过三效催化剂来完成的,三种贵金属当中的铑Rh在较低的温度下就可以催化NOx被还原剂还原为氮气,还原剂可以是H2也可以是CO。不过这种还原反应是很依赖环境当中的氧浓度的,氧浓度超过一定限度以后,这种氧化还原反应就很难有效的实现,这是前提。

而不论是汽油机还是柴油机,燃烧过程基本上可以分为滞燃期(着火准备),急燃期(迅速释放能量),以及后燃期(未在急燃期完全燃烧的燃料继续释放能量)。不过柴油机在后燃期之前,一般会认为存在一个缓燃期,这个时期燃烧仍然迅速,缸内压力持续上升,可是活塞已经过了上止点开始下行,气缸容积不断增加,燃烧必须足够快,压力的上升才能抵消气缸容积膨胀的效果,因此总体来说压力上升速度比急燃期更慢。
在后燃期时,因为急燃、缓燃期间产生的废气以及中间产物的存在,氧浓度已经开始下降,如果氧浓度不足,会造成剩余燃料的燃烧急剧恶化,结果就是燃烧不完全经济性下降、微粒排放提升等等的效果。
柴油机的这个现象颇为严重,增压的效果会在这里带来很多利好(事实上如今的柴油机增压器几乎是标配),因此柴油机需要富氧燃烧,可是富氧燃烧是柴油机的NOx控制更难的原因。

结合前面提到的三效催化器对氧浓度的依赖,让柴油机使用汽油机的三效催化器是不现实的。
当然调节缸内燃烧也存在矛盾,即NOx和PM之间的难以调和,此消彼长。

使用尿素处理NOx的方法,被称为SCR (Seletive Catalytic Reduction),催化作用选择性超强。
SCR使用的还原剂可以是各种氨类物质,比如氨气NH3,氨水NH4OH,尿素(NH2)2CO等等,甚至是一些HC。

使用氨气时,工作温度需要在250~500°C范围内,相关反应是这样的:
http://image2.qiniudn.com/26682-749175218301e32a3b916d6dd393c83e
http://image2.qiniudn.com/26682-504d551518950ccec0f3b35a8dcae49f
http://image2.qiniudn.com/26682-3996648d2cc836798cd91e44e65a7f29
http://image2.qiniudn.com/26682-f8607b9776c41449d9cf1eece52069e6

如果温度过低,反应就没办法有效进行,温度过高时,则会损伤催化器,并且会使还原剂直接氧化造成更多的还原剂消耗,导致新的NOx生成:
http://image2.qiniudn.com/26682-db60f2aee3d62d15e9ac66f55d2e5614
http://image2.qiniudn.com/26682-39499c94080999bc75575debee53feb0
http://image2.qiniudn.com/26682-87a54539ec9aaf124d1af98a77aa61a1
http://image2.qiniudn.com/26682-59ebb9ae2e614c36528dd42a38f27ebb

如果使用氨水作为还原剂,效果拔群。可以降低NOx排放95%以上。但是整机需要一套非常复杂的控制系统,而且氨水的气味非常让人难以接受。
所以通常来说,使用尿素更为方便,尿素的水溶液在200°C的温度以上,会产生NH3。
http://image2.qiniudn.com/26682-af0641956b97e3fb2eab1f0660c142fb

如此,通过喷射以及控制系统,就能够有效的对NOx进行处理了。
http://image2.qiniudn.com/26682-918c74e5b0d6485087f722dd580f6572
https://pic3.zhimg.com/38a496ce5c93057e9c7f6ef848ce4756_b.jpg
ECU通过柴油机的转速以及燃油喷射量计算出NOx的排放浓度,通过尿素理论、SCR催化器的温度对NOx的转化率进行估算,并计算所需要的NH3量,最后通过NH3与尿素之间的关系得到当下需要的尿素喷射量。
http://image2.qiniudn.com/26682-474bdd1184efcc25523023f7c0fbbde3
https://pic1.zhimg.com/1c4a09885e082b284bfd5266209994d8_b.jpg

效率比较可观,欧四要求的转化率仅为50%。
http://image2.qiniudn.com/26682-4356ce6d6c1178cc54f8393c05569f04
https://pic4.zhimg.com/1c5f7a0d0e35534e2b15fc3a2ed9762f_b.jpg
对于排放而言,前后处理的技术如何搭配也比较讲究,需要在性能与成本当中做折中。
http://image2.qiniudn.com/26682-ae364b1d80f126558b3219c0ce0c5e97
https://pic1.zhimg.com/837bd197a169e24b4760146a35bb76cc_b.jpg

http://image2.qiniudn.com/26682-6b3340781f453a8f731317b92dd6c476
https://pic4.zhimg.com/a5368bc5c3aadb09b894da47a2f52b23_b.jpg
还记得前面提到的,调节缸内燃烧时NOx和PM的矛盾么,使用后处理来调和这个矛盾是比较重要的,要达到欧四或者欧五的标准,SCR已经是比较常见的一条路了。
已填坑。
首先,题主在补充中说明了:
我理解的最高效率即是指让燃油产生尽可能多的功率。

我个人认为,最能说明这个指标的参数应该是 燃油消耗率 。
以下为百度百科给的定义:
燃油消耗率是指发动机以一千瓦的功率工作一小时的燃油消耗量,也称为汽车制动油耗率,... 显示全部 »
已填坑。
首先,题主在补充中说明了:
我理解的最高效率即是指让燃油产生尽可能多的功率。

我个人认为,最能说明这个指标的参数应该是 燃油消耗率 。
以下为百度百科给的定义:
燃油消耗率是指发动机以一千瓦的功率工作一小时的燃油消耗量,也称为汽车制动油耗率,常有BSFC(Brake Specific Fuel Consumption)代指;或者指每小时单位有效功消耗的燃油量,通常以每千瓦小时的耗油量表示。

燃油消耗率的单位为g/(kW·h),从这个单位就可以看出这个参数反应的是在单位时间内,产生1kW的功,需要多少g的燃油,也就反应出燃油的使用效率。

然后,问题来了,这个参数跟发动机扭矩和转速有什么关系呢?这就要说起发动机的另一个重要特性----万有特性。以下为周龙宝主编的《内燃机学》对万有特性的解释:
万有特性一般是在意转速n为横坐标,平均有效压力 http://image2.qiniudn.com/26682-3c115b6bfa3aae993091f51df62857d1
(或转矩 http://image2.qiniudn.com/26682-74dfd3ad4884e7f25dae3152189cd737
)为纵坐标的坐标平面内绘出一些重要特性参数的等值曲线族。其中最重要的就是燃油消耗率 http://image2.qiniudn.com/26682-786230326ea9f90fce481c8e001dd459
。 文字太枯燥,来看图吧,下图就分别是汽油机和柴油机的燃油消耗率万有特性图。
http://image2.qiniudn.com/26682-5535050908601df75ff1f2ba62046adb
万有特性图为等高线图,在三维上看是一个凹坑的形状。我们以柴油机为例子,可以看出来,当发动机在1500转每分钟,转矩为280N·m时,发动机拥有最小的燃油消耗率216.8g/(kW·h)(pdf电子书为老版本,手上的纸质书上有更明显的标示,一个小圆圈),同样在1500转每分钟的转速下,当转矩大于350N·m或者小于220N·m时,燃油消耗率就达到了225g/(kW·h)。也就是说,如果发动机在最小的燃油消耗率工况下工作,就可以拥有最高的燃油使用效率。 https://pic1.zhimg.com/38ed03d97ba6c08a3690bdcf8c178e9c_b.jpg
万有特性图为等高线图,在三维上看是一个凹坑的形状。我们以柴油机为例子,可以看出来,当发动机在1500转每分钟,转矩为280N·m时,发动机拥有最小的燃油消耗率216.8g/(kW·h)(pdf电子书为老版本,手上的纸质书上有更明显的标示,一个小圆圈),同样在1500转每分钟的转速下,当转矩大于350N·m或者小于220N·m时,燃油消耗率就达到了225g/(kW·h)。也就是说,如果发动机在最小的燃油消耗率工况下工作,就可以拥有最高的燃油使用效率。

相比之下,汽油的最小燃油消耗率需要转速在3000转每分钟左右,这也反映出柴油机更适合在低转速下工作,汽油机更适合在相对较高的转速下工作这一特性。

这个图有什么意义呢?我领导的原话是:“ 万有特性图是设计出来的 ”。

下面就要说到发动机与使用发动机的车辆的匹配问题了,我用两个例子来简单说明。
例如,一台柴油发动机要用在拖拉机上,拖拉机工作时需要比较大的扭矩,而不需要非常高的转速,这时,发动机在设计和调教时就会让最小的燃油消耗率的点出现在扭矩点。

如果,另一台柴油发动机要被用在小汽车上,小汽车更多是时间是以比较高的速度行驶,这时,如果将这台发动机设计得和拖拉机上的柴油机一样低转速油耗低就明显不合适了,小汽车上的发动机的最小燃油消耗率的范围,就很可能是在较高转速低扭矩的地方。

将上面的例子类比到汽车上,就可以说,不同的汽车,厂家会根据其实际情况(阻力、工况、车辆自重、变速器)进行调校,最后的结果是一款汽车会在某一个速度时特别省油,之所以很多老司机开车省油,也就是他们用经验找到了最低的燃油消耗率那个区间。

最后,回到题主的问题,最大扭矩、最大功率、最高效率的关系。已知功率=2π*扭矩*转速,也就是说最大功率应该出现在最大转速下能达到的最大扭矩时。根据万有特性图,我们可以看出, 最高效率并不一定出现在最大扭矩或者最大功率时 。 当然也不是绝对,毕竟,最高效率的点是被设计出来的。

以上。
首先说明,认为涡轮增压可以通过提供更多的空气“使燃油燃烧时能有更多的氧气,燃烧就更充分”或“提高燃烧效率”的说法是完全不成立的。普通汽油发动机都是工作在lambda接近于1的情况下,过稀的混和气会使得排气温度升高或者根本无法点燃。涡轮增压发动机在高速高负荷工况... 显示全部 »
首先说明,认为涡轮增压可以通过提供更多的空气“使燃油燃烧时能有更多的氧气,燃烧就更充分”或“提高燃烧效率”的说法是完全不成立的。普通汽油发动机都是工作在lambda接近于1的情况下,过稀的混和气会使得排气温度升高或者根本无法点燃。涡轮增压发动机在高速高负荷工况下甚至要提供过浓混和气(lambda 0.75-0.8)以降低排气温度 ,保护排气系统。现代发动机,无论增压与否,燃烧效率已经很高了(95%以上),没有必要也不可能提升。不断纠结于燃烧效率(combustion efficiency,Qc/Qlhv)的人请自行wiki。至于本问题下的其他答案,负责任的说,答题人都无法使用和解释发动机领域的专有名词,基本上处于入门车迷的水平。

现在回答问题:汽油发动机其空燃比通常是一定的,所以多进空气就一定多喷油。至于单位燃油产生的功率是不是大了——单位燃油产生的热量可以看作不变,但是热量转化为发动机的输出功,是随着发动机转速、负荷的不同变化的。燃油燃烧发出的热量,除了转化为发动机的输出功外,还要1、克服泵气损失;2、克服摩擦损失;3、克服散热损失;4、驱动发动机附件。这些损失通常都是与转速和负荷直接相关的。所以不能笼统地说单位燃油产生的通过曲轴传输出来的功率在增压前后是怎么变化的。

PS:
涡轮增压有可能提高发动机 热效率( thermaldynamic efficiency,W/Q), 以节省燃油。以下假设可以说明部分问题:
一台1L自然吸气发动机假设额定输出功率50kW,摩擦功假设40kW,散热等损失40kW,无附件损失。那么这台发动机的热效率是50/(50+40+40)=38.46%
涡轮增压后,进气歧管压力提高一倍(2bar,绝对压力),额定输出功率达到80kW,增加60%,假设燃烧效率(combustion efficiency)与自然吸气相同,因 摩擦功损失是转速的强函数,是负荷的弱函数 ,那么摩擦功上升不会高于60%(假设60kW),散热损失上升也不会高于60%(同样假设60kW),那么这台发动机的额定点的热效率是提升的,为80/(80+60+60)=40%,提升了1.54%。
(这位客官说了:什么?忙活这半天就提高了1.54%?搞笑呢?
确实没。虽然我们这个假设保守了一些,但是内燃机从诞生以来效率无不是通过这一点一滴才发展到现在的35%左右的。也就是说咱辛辛苦苦加一升油快八块了都,结果只有大概两块五是花在咱身上的。)

但是事情不是绝对的,在高速高负荷工况,为限制排气温度,通常需要提供过浓混和气,通过蒸发燃油(这一部分燃油不参与燃烧)达到降低排气温度的作用,因此全速全负荷的油耗较高。
在一些部分负荷下(歧管压力小于1bar),由于涡轮在排气系统中的产生阻力,造成排气背压提高,泵气损失增加,不见得比自然吸气发动机比油耗低。
在开发评价体系中,通常用发动机经常运行的几个工况点来评价发动机的燃油经济性,如(2000rpm,BMEP=2bar)等。

发动机的燃油经济性和整车的燃油经济性不是一回事。发动机的燃油经济性指的是比油耗,g/kWh;整车油耗通常是百公里油耗,L/100km。整车的油耗是通过结合发动机和传动系统整车匹配来实现的。装了比油耗低的发动机的车不一定省油,装了不省油的发动机的车不一定费油。

目前主流发动机和整车都在走低速化小型化的道路,主要就是为了降低摩擦损失,提升整车燃油经济性。
小型化,和低速化,增压是一个主要实现方式。
整车的燃油经济性还是要靠发动机与传动系统匹配完成的。通常自然吸气发动机高效率区域出现在高负荷中高转速,一般城市甚至高速工况都无法在此区域内工作;而增压发动机的万有特性高效率区域可以出现在比自然吸气发动机低负荷低转速的区域,通过合理的传动系统匹配,可以让整车工作在这一区域或者尽可能靠近,从而达到节省燃油的目的。这才是增压小型化低速化的关键。
新车评网的总编颜宇鹏在他的微博中曾说过,马自达的创驰蓝天技术是日本传统精益工艺反击欧洲涡轮方案典型代表,其意义比省几个油来得重大得多。
我个人觉得马自达一直是一个非常固执的车企,从以前对转子发动机的痴迷,到现在的创驰蓝天,一句话,马自达就是一个从不懂得营销的技... 显示全部 »
新车评网的总编颜宇鹏在他的微博中曾说过,马自达的创驰蓝天技术是日本传统精益工艺反击欧洲涡轮方案典型代表,其意义比省几个油来得重大得多。
我个人觉得马自达一直是一个非常固执的车企,从以前对转子发动机的痴迷,到现在的创驰蓝天,一句话,马自达就是一个从不懂得营销的技术宅。也是一个相当"奇葩"的企业,马自达全系产品,无论轿车,SUV,甚至MPV,其驾驶风格都高度统一,好开,容易开,转向精准灵敏,底盘功力深厚,有极限乐趣。
增压发动机并不是什么先进技术,欧洲车企主要是为了解决欧盟日趋严格的排放标准和排量税问题而大规模应用。马自达用在MPS上的MZR2.3T也是获奖无数的增压发动机。但日本车企的造车理念不同,他们认为NA可靠性高,平顺,完善,保养便宜,更适合民用车。
马自达认为现有的内燃机技术还很有潜力可挖,比如提高压缩比等一系列的优化,还有对变速箱,车架,底盘的大规模的优化,可以说是推倒了重来,将传统造车工艺推向了一个新的高度。ATENZA在国外也是好评如潮。
第一个问题,水会不会影响发动机燃烧。比较准确的答案是水的吸入可以严重影响发动机的工况,尤其是前端压气机的工况,进而影响发动机燃烧室的工作

先通俗地讲一下航空涡轮发动机。基本的结构是 压气机 — 燃烧室 — 涡轮,空气经压气机压缩进入燃烧室与燃料混合燃烧产生高... 显示全部 »
第一个问题,水会不会影响发动机燃烧。比较准确的答案是水的吸入可以严重影响发动机的工况,尤其是前端压气机的工况,进而影响发动机燃烧室的工作

先通俗地讲一下航空涡轮发动机。基本的结构是 压气机 — 燃烧室 — 涡轮,空气经压气机压缩进入燃烧室与燃料混合燃烧产生高温高压气体,带动涡轮工作,涡轮向后排气提供推力,并带动压气机工作继续压缩入口处的气体。当然涡扇发动机还有外涵道,主要的推力实际上来自外涵道,但是基本的工作原理是一致的

水是如何影响发动机工作的呢?这个要视空气中水的含量和特性来考虑。相关研究其实没有特别把“雨滴”拿出来,而是放在空气中的水这样一个大概念下去考虑。
常见的空气中水含量的指标有3个,TWC(Total Water Content),LWC(Liquid Water Content)和IWC(Ice Water Content)。IWC包括冰粒和水冰混合态颗粒,并不是严格意义上的液态水滴,但是在这个行业的研究中也把他们视作空气中的水组分了,所以这里也谈一下。LWC中又要细分为常态的水滴和过冷的水滴。水滴,过冷水滴,冰水混合颗粒和冰粒都能对涡扇发动机造成严重影响,但机理各不相同

在海拔较低的时候,比较多见的是LWC过高的情况。如果水滴不过冷,比较典型的例子就是TACA 110号航班通过高水含量云层导致双发停车
Lessons Learned
如果发动机大量吸入空气中的水和冰雹,尽管他们在压气机和燃烧室内会蒸发掉,但这个过程会吸收大量的热,导致燃烧室前气体温度降低,压气机工况不正常,燃烧室需要消耗更多的燃料,进一步发展可能导致发动机自动减速(roll-back)。TACA 110的情况非常极端,当时空气中的水含量达到 25-30g/m^3,相当于发动机内下了一场一小时积水深度就能达到10米的大暴雨,直接把燃烧室浇灭了。之后飞行员重启发动机,但是压气机工作还是不正常,导致燃烧室出口气体温度过高,烧毁了后方涡轮。事后发现吸入的更多的是冰雹,但是这个事故机理上和吸入液态水是一样的

当海拔更高或者温度偏低的时候,空气中的水可能会变成过冷态,就是水滴的温度低于0度但是没有结冰。 Supercooling
过冷水很不稳定,与飞机表面撞击后会很快转化为冰。原理上它会导致飞机前几级压气机表面结冰,压气机效率下降。不过我并没有听说过实际的案例,也没有相关的研究,过冷水结冰对机翼,副翼,襟翼和涡桨发动机危害更大。比较常见的一个说法是认为压气机温度较高,过冷水会被加热,结冰的特性会发生改变。总体来说过冷水有影响发动机工况的理论可能,但没有证据表明过冷水会导致发动机停车

相对于狭义的水滴,冰粒对发动机的影响是这几年航空安全研究领域兴起的一个热点话题。比较著名的一个研究是06年由波音,NASA,NRC还有Honeywell一起发布的一个technical report,通过对比不明原因的发动机推力损失和气象数据,推导出了IWC和发动机推力损失存在联系。并且在一趟由香港飞往台北的航班上监测到了发动机吸入冰粒后,燃烧室前温度和发动机推力都出现了异常状况,从而证实了这一现象的存在
The Ice Particle Threat to Engines in Flight

(AIAA) Jeanne Mason女王万寿无疆!(利益相关)
经过近几年的研究,现在已经基本确定,高IWC的飞行环境可能会导致发动机结冰和一系列发动机异常。最严重的是GE的新一代发动机,在投产后多次出现了飞行过程中结冰,并出现发动机停车无法重启的现象,已被FAA下令限期整改
UPDATE 2-U.S. FAA warns airlines of GE engine icing problems
| Reuters
当然,GE表示发动机结冰和发动机停车无法重启是孤立事件,请不要把这两个独立的异常联系起来。利益相关,请勿吐槽=_=
但至少还是可以说,发动机吸入冰粒会导致第一级压气机静叶严重积冰,脱落的积冰可能会击毁发动机内叶片或者发动机的蒙皮。可以看到NASA Glenn对他们近几年研究的一个科普性总结,翻墙可以看到里面有一个油管的动画示意
Frigid Heat: How Ice can Menace a Hot Engine
这些毁灭性的事故一旦发生肯定对发动机的工作有巨大影响。但再次强调,没有任何证据表明这些问题和发动机空中停车无法重启有联系!!!因为很重要所以说两次!!!T_T自己意会就好了

总结起来就是,发动机吸入狭义上的水可能会有roll-back和熄火,广义的水组分上还可能带来结冰问题,导致发动机工作异常。这些问题最终都会给燃烧室的工作带来负面影响。这些影响都有一个前提,那就是异常高的TWC,LWC或者IWC。


那么发动机如何对抗水的影响呢?最基本的手段是提高适航标准和气象预报避险。提高适航标准很好理解,只要空气中的水含量不是异常的高,现代涡扇发动机是能在很长一段时间内保持正常工作的,因为水导致的roll-back的问题在90年代以后也没有出现过了。
通过气象预报避开危险云层则是最安全的手段,我们通过气象云图可以通知飞机改变航线,减少在水含量高的云层中停留的时间。实际上前文提到的Jeanne女王大人带队的那次飞行实验,就是通过和台北气象部门联系,飞机主动飞入冰云完成的测试。反之亦然,在合理范围内尽量避开就好了.近几年随着对冰粒和冰水混合颗粒认识程度的加深,空客已经牵头开始对这两种气象环境进行研究 HAIC Project
最后,如果发动机叶片结冰了怎么办?没有关系,GE已经开发了新技术,在发动机的侧面开了一个小窗户,飞行员一键就能打开窗户,把冰从这个窗户里甩出去,就不会破坏发动机啦~这个技术已经得到FAA的认可!大家马上就能坐上发动机带窗户的灰机了~还是那句话,敢吐槽GE这个手段的都是异端,利益相关! (╬ ̄皿 ̄)凸 很重要所以说三次!!!
GE readies fix for engine icing on 787s, 747-8s
三个字:然并卵

发动机堪比什么的 @张水 已经解释的很清楚了,没什么堪比不堪比的,我在这里重点谈谈订单的水分以及该机在市场上的竞争力。

今年的巴黎航展后,C919的总订单数量达到了500多架,这个数字包括了意向订单和确认订单。但是,如果我们细看一下C91... 显示全部 »
三个字:然并卵

发动机堪比什么的 @张水 已经解释的很清楚了,没什么堪比不堪比的,我在这里重点谈谈订单的水分以及该机在市场上的竞争力。

今年的巴黎航展后,C919的总订单数量达到了500多架,这个数字包括了意向订单和确认订单。但是,如果我们细看一下C919的客户,就不难发现,除了德国普仁和美国通用之外,其他全部都是国内的航空公司和租赁公司。而美国通用全称是美国通用电气金融服务有限公司(GECAS),其母公司GE是C919的唯一发动机供应商,其自家机队规模高达1450架,目前GECAS的C919订单为10架确认订单加10加意向订单,对于自家机队规模来说,这种采购其实只是小打小闹,从某种程度上也是对于自家产品的支持。至于德国普仁,稍微百科即可知道,隶属于中国普仁集团,本质上说也是国内的公司。这说明,C919到目前为止并没有得到国外航空公司和租赁公司的认可,国内的订单也很难说不是政治任务。另外,这500多架订单虽然包括了所谓的“确认订单”,但是没有一个订单是交付定金了的。对此,中国方面的解释是C919目前售价未定,所以也无从计算定金。但是在国际商用飞机采购中,没有支付定金的订单是不算确认订单的,日后违约的成本几乎为零。所以C919表面上看订单数量有那么500多架,实际上都是虚的,是否这500多架都能转化为实际交付的产品很难说。即使是国内航空公司,国家一样没有权利逼他们买C919,当年新舟60就是个很好的例子,国内各大航空公司就是不买,最后没办法中航工业自己成立一个幸福航空,自产自销,这算哪门子歪路==

订单已经问题重重,而交付更是令人揪心,开始计划的2014年首飞、2016年交付,到现在2015年中却表示今年依然无法首飞,延迟交付不仅意味着客户的流失,更会使飞机的竞争力大幅下降。即使C919的技术现在是领先的,等到交付的时候市场早就被瓜分完成,你插不进来。即使交付的时候技术依然有优势,看看洛克希德当年的L-1011吧,就是因为晚到,销量就是上不去,结果洛克希德永远地退出了客机市场。

时间是把无情的刀,砍掉了一个又一个被延迟了的项目,对于中国航空人来说,运10的教训依然历历在目。也许强大的国家意志可以保证C919项目不会下马,但是只有市场才能证明一个项目到底是成功还是失败。
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发... 显示全部 »
首先要澄清一个概念,对于发动机来说,防止鸟击,最关键的问题不是防止将小鸟吸入发动机,而是一方面要防止发动机在吸入小鸟后停止工作,更要防止鸟击导致高速旋转的发动机叶片断裂,并进一步破坏飞机机身和机翼。

根据目前的航空器设计标准,任何一架双发飞机,都应具备在单发失效的情况下,使用一台发动机安全着陆的能力,也就是说即便单台发动机被小鸟搞停机,对飞行员来说"那都不是事儿"。如果两台发动机同时“中奖”,飞行员只能指望‘萨伦伯格’附体了。 2009年的今天:哈德逊河上演飞机迫降奇迹
http://image2.qiniudn.com/26682-a8df24c5c60d5b96853e02cd34be26f4
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。 https://pic1.zhimg.com/2063bbb810fd57028a94b45f2e4aab6c_b.jpg
也就是说,只要飞机主体结构不被破坏,即便发动机全坏了,飞机还是有可能成功着陆的。

怎么保护飞机的主体结构不被发动机破坏呢,首先要知道发动机的大杀器是什么?它就是发动机内部高速旋转的风扇叶片,它们就像一把把锋利的尖刀,在飞行过程中,如果风扇叶片在外力冲击下由根部断裂,断片就会在巨大离心力的作用下甩出,一旦飞出发动机,飞机和里面乘客都是“肉”啊!
http://image2.qiniudn.com/26682-a6372d29b044704b33d6111ef4b2f7c7
https://pic1.zhimg.com/79abfc36dc60e47ce7d5a72bd5e537ec_b.jpg
为了抵御“尖刀”,发动机设计师得造出“铁布衫”才行,这个铁布衫的学名是风扇包容环,见上图绿色部分。

早期发动机的包容环均采用不锈钢做成带有多条加强肋条的机匣,不仅质量大而且包容能力有限,1980年代后期发展出了铝制薄壳缠绕几十层Kevlar布,再加上环氧树脂组成的包容环,这种包容环韧性极强,而且质量轻。【1】(不知道有没有21世纪的最新成果,欢迎补充。)

在这个铁布衫的保护下,飞机上的同学们再也不用担心飞出的叶片啦。

说了那么多原理,落实到工程上,还得靠工程师们的试验才行。
1.吸鸟试验
http://image2.qiniudn.com/26682-efefe705183097d69ab5c78891b19302
劳斯莱斯发动机碰鸟试验2Rolls-Royce Trent 900 Bird Ingestion http://v.youku.com/v_show/id_XNDI4MTY1NzU2.html 发动机工程师需要模拟各种情况下,鸟被吸入发动机后的状态,包括用不同重量的鸟冲击发动机叶片的不同位置,来确保小鸟不会对发动机造成损坏。简单来说,就是用高压气体把小鸟当成炮弹一样,射向发动机叶片。听说,为了模拟地更加真实,还需要使用活鸟......(都是为了同学们的安全啊!)

2.叶片爆破
一般来说,一只小鸟不会将发动机风扇叶片打断,但是对于航空工程师来说,安全就是跟那最不可能的“万一”较真,他们要保证在极端情况下,飞机仍能安全返航,这就有了发动机中最烧钱的试验——叶片爆破(一台价值数千万的发动机瞬间灰飞烟灭)。
这个试验是将炸药装在风扇叶片上,在发动机正常工作时引爆,在这种情况下,保证发动机内部零件不会损伤外部的飞机结构。
http://image2.qiniudn.com/26682-1856be61a5c99cb99bc8b9c01e1fdae8
民航发动机吸鸟试验 http://v.youku.com/v_show/id_XMTA1NjMwNDU2.html 看完这个视频,就知道发动机“铁布衫”的作用了。(上面说的劳斯莱斯就是罗尔斯·罗伊斯公司,用手机版看的朋友看到的是优酷原标题,劳斯莱斯和罗罗现在已经是两个不相干的公司,罗罗除了有航空发动机,还在海上石油和天然气船舶方面有很先进的产品。)
以上这些要求都是民用航空发动机投入使用前的标准试验,军用发动机可以选择性飘过......

【1】引自《现代航空发动机技术与发展》 北航出版社
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民用航空发动机是人类工程科技的顶尖之作,为啥我们还要慢慢追,请参见。
都说中国人仿制水平世界一流,却为何仿制不出世界一流的航空发动机?
匿名用户

Sleepy Lin 回答了问题 2016-10-31 23:0510 个回复 不感兴趣

为什么有的柴油车要加尿素?

赞同来自:

因为排放问题,需要处理氮氧化物。

不嫌啰嗦继续往下看。

解决排放问题的方法有两种,一种是“预防”,在事物发展的前期遏制问题的发生;一种是“治理”,在问题发生以后进行有效的收尾。这两种方法分别叫做前处理和后处理。前处理治本,后处理治标。柴油机的排放物,主要是... 显示全部 »
因为排放问题,需要处理氮氧化物。

不嫌啰嗦继续往下看。

解决排放问题的方法有两种,一种是“预防”,在事物发展的前期遏制问题的发生;一种是“治理”,在问题发生以后进行有效的收尾。这两种方法分别叫做前处理和后处理。前处理治本,后处理治标。柴油机的排放物,主要是氮氧化物NOx和和微粒PM(包含碳烟DS),其次是HC 。柴油机的CO和HC与汽油机相比少很多,但PM要多出不少。
柴油机的欧洲排放标准是这样的: http://image2.qiniudn.com/26682-f67a59064bd44eca3eed856695b1e1eb
90年代初,很多技术得到电控的辅助,发展迅速(比如日本电装拉开高压共轨的序幕),通过燃烧室、喷油规律、进排气等等的改进,在机内完成净化是可行的,但不论是欧洲还是中国,基本在第四阶段的排放指标完成了一个转折,完全依靠前处理来达到当下的标准,已经做不到了,CO作为燃烧完全与否的证据,其标准在后几个阶段都没有变化,这基本可以说明“继续优化燃烧解决排放”是比较困难的一件事。 https://pic2.zhimg.com/5a4d6545069c1e174af1bbfa7dd89899_b.jpg
90年代初,很多技术得到电控的辅助,发展迅速(比如日本电装拉开高压共轨的序幕),通过燃烧室、喷油规律、进排气等等的改进,在机内完成净化是可行的,但不论是欧洲还是中国,基本在第四阶段的排放指标完成了一个转折,完全依靠前处理来达到当下的标准,已经做不到了,CO作为燃烧完全与否的证据,其标准在后几个阶段都没有变化,这基本可以说明“继续优化燃烧解决排放”是比较困难的一件事。

前面提到柴油机的排放物最关键的是NOx和PM,处理微粒主要靠微粒捕集器(DPF),NOx则主要靠催化还原。NOx对于汽油机来说也是比较关键的排放物,汽油机与柴油机的NOx排放不会差很多,当然柴油机的控制会难一些,不过两者基本在一个数量级。欧洲是在第三阶段排放标准才正式将NOx排放单列一项的:
http://image2.qiniudn.com/26682-ae684714c047846622cde7bbb4f362f5
NOx的生成条件主要是高温富氧。 https://pic4.zhimg.com/21021a68474aaf622929ee1ef1e64743_b.jpg
NOx的生成条件主要是高温富氧。
汽油机的排温比起柴油机要略高100~200°C,但通过一段管道以后到后处理的部分时基本都差不多。其后处理控制NOx主要是通过三效催化剂来完成的,三种贵金属当中的铑Rh在较低的温度下就可以催化NOx被还原剂还原为氮气,还原剂可以是H2也可以是CO。不过这种还原反应是很依赖环境当中的氧浓度的,氧浓度超过一定限度以后,这种氧化还原反应就很难有效的实现,这是前提。

而不论是汽油机还是柴油机,燃烧过程基本上可以分为滞燃期(着火准备),急燃期(迅速释放能量),以及后燃期(未在急燃期完全燃烧的燃料继续释放能量)。不过柴油机在后燃期之前,一般会认为存在一个缓燃期,这个时期燃烧仍然迅速,缸内压力持续上升,可是活塞已经过了上止点开始下行,气缸容积不断增加,燃烧必须足够快,压力的上升才能抵消气缸容积膨胀的效果,因此总体来说压力上升速度比急燃期更慢。
在后燃期时,因为急燃、缓燃期间产生的废气以及中间产物的存在,氧浓度已经开始下降,如果氧浓度不足,会造成剩余燃料的燃烧急剧恶化,结果就是燃烧不完全经济性下降、微粒排放提升等等的效果。
柴油机的这个现象颇为严重,增压的效果会在这里带来很多利好(事实上如今的柴油机增压器几乎是标配),因此柴油机需要富氧燃烧,可是富氧燃烧是柴油机的NOx控制更难的原因。

结合前面提到的三效催化器对氧浓度的依赖,让柴油机使用汽油机的三效催化器是不现实的。
当然调节缸内燃烧也存在矛盾,即NOx和PM之间的难以调和,此消彼长。

使用尿素处理NOx的方法,被称为SCR (Seletive Catalytic Reduction),催化作用选择性超强。
SCR使用的还原剂可以是各种氨类物质,比如氨气NH3,氨水NH4OH,尿素(NH2)2CO等等,甚至是一些HC。

使用氨气时,工作温度需要在250~500°C范围内,相关反应是这样的:
http://image2.qiniudn.com/26682-749175218301e32a3b916d6dd393c83e
http://image2.qiniudn.com/26682-504d551518950ccec0f3b35a8dcae49f
http://image2.qiniudn.com/26682-3996648d2cc836798cd91e44e65a7f29
http://image2.qiniudn.com/26682-f8607b9776c41449d9cf1eece52069e6

如果温度过低,反应就没办法有效进行,温度过高时,则会损伤催化器,并且会使还原剂直接氧化造成更多的还原剂消耗,导致新的NOx生成:
http://image2.qiniudn.com/26682-db60f2aee3d62d15e9ac66f55d2e5614
http://image2.qiniudn.com/26682-39499c94080999bc75575debee53feb0
http://image2.qiniudn.com/26682-87a54539ec9aaf124d1af98a77aa61a1
http://image2.qiniudn.com/26682-59ebb9ae2e614c36528dd42a38f27ebb

如果使用氨水作为还原剂,效果拔群。可以降低NOx排放95%以上。但是整机需要一套非常复杂的控制系统,而且氨水的气味非常让人难以接受。
所以通常来说,使用尿素更为方便,尿素的水溶液在200°C的温度以上,会产生NH3。
http://image2.qiniudn.com/26682-af0641956b97e3fb2eab1f0660c142fb

如此,通过喷射以及控制系统,就能够有效的对NOx进行处理了。
http://image2.qiniudn.com/26682-918c74e5b0d6485087f722dd580f6572
https://pic3.zhimg.com/38a496ce5c93057e9c7f6ef848ce4756_b.jpg
ECU通过柴油机的转速以及燃油喷射量计算出NOx的排放浓度,通过尿素理论、SCR催化器的温度对NOx的转化率进行估算,并计算所需要的NH3量,最后通过NH3与尿素之间的关系得到当下需要的尿素喷射量。
http://image2.qiniudn.com/26682-474bdd1184efcc25523023f7c0fbbde3
https://pic1.zhimg.com/1c4a09885e082b284bfd5266209994d8_b.jpg

效率比较可观,欧四要求的转化率仅为50%。
http://image2.qiniudn.com/26682-4356ce6d6c1178cc54f8393c05569f04
https://pic4.zhimg.com/1c5f7a0d0e35534e2b15fc3a2ed9762f_b.jpg
对于排放而言,前后处理的技术如何搭配也比较讲究,需要在性能与成本当中做折中。
http://image2.qiniudn.com/26682-ae364b1d80f126558b3219c0ce0c5e97
https://pic1.zhimg.com/837bd197a169e24b4760146a35bb76cc_b.jpg

http://image2.qiniudn.com/26682-6b3340781f453a8f731317b92dd6c476
https://pic4.zhimg.com/a5368bc5c3aadb09b894da47a2f52b23_b.jpg
还记得前面提到的,调节缸内燃烧时NOx和PM的矛盾么,使用后处理来调和这个矛盾是比较重要的,要达到欧四或者欧五的标准,SCR已经是比较常见的一条路了。
已填坑。
首先,题主在补充中说明了:
我理解的最高效率即是指让燃油产生尽可能多的功率。

我个人认为,最能说明这个指标的参数应该是 燃油消耗率 。
以下为百度百科给的定义:
燃油消耗率是指发动机以一千瓦的功率工作一小时的燃油消耗量,也称为汽车制动油耗率,... 显示全部 »
已填坑。
首先,题主在补充中说明了:
我理解的最高效率即是指让燃油产生尽可能多的功率。

我个人认为,最能说明这个指标的参数应该是 燃油消耗率 。
以下为百度百科给的定义:
燃油消耗率是指发动机以一千瓦的功率工作一小时的燃油消耗量,也称为汽车制动油耗率,常有BSFC(Brake Specific Fuel Consumption)代指;或者指每小时单位有效功消耗的燃油量,通常以每千瓦小时的耗油量表示。

燃油消耗率的单位为g/(kW·h),从这个单位就可以看出这个参数反应的是在单位时间内,产生1kW的功,需要多少g的燃油,也就反应出燃油的使用效率。

然后,问题来了,这个参数跟发动机扭矩和转速有什么关系呢?这就要说起发动机的另一个重要特性----万有特性。以下为周龙宝主编的《内燃机学》对万有特性的解释:
万有特性一般是在意转速n为横坐标,平均有效压力 http://image2.qiniudn.com/26682-3c115b6bfa3aae993091f51df62857d1
(或转矩 http://image2.qiniudn.com/26682-74dfd3ad4884e7f25dae3152189cd737
)为纵坐标的坐标平面内绘出一些重要特性参数的等值曲线族。其中最重要的就是燃油消耗率 http://image2.qiniudn.com/26682-786230326ea9f90fce481c8e001dd459
。 文字太枯燥,来看图吧,下图就分别是汽油机和柴油机的燃油消耗率万有特性图。
http://image2.qiniudn.com/26682-5535050908601df75ff1f2ba62046adb
万有特性图为等高线图,在三维上看是一个凹坑的形状。我们以柴油机为例子,可以看出来,当发动机在1500转每分钟,转矩为280N·m时,发动机拥有最小的燃油消耗率216.8g/(kW·h)(pdf电子书为老版本,手上的纸质书上有更明显的标示,一个小圆圈),同样在1500转每分钟的转速下,当转矩大于350N·m或者小于220N·m时,燃油消耗率就达到了225g/(kW·h)。也就是说,如果发动机在最小的燃油消耗率工况下工作,就可以拥有最高的燃油使用效率。 https://pic1.zhimg.com/38ed03d97ba6c08a3690bdcf8c178e9c_b.jpg
万有特性图为等高线图,在三维上看是一个凹坑的形状。我们以柴油机为例子,可以看出来,当发动机在1500转每分钟,转矩为280N·m时,发动机拥有最小的燃油消耗率216.8g/(kW·h)(pdf电子书为老版本,手上的纸质书上有更明显的标示,一个小圆圈),同样在1500转每分钟的转速下,当转矩大于350N·m或者小于220N·m时,燃油消耗率就达到了225g/(kW·h)。也就是说,如果发动机在最小的燃油消耗率工况下工作,就可以拥有最高的燃油使用效率。

相比之下,汽油的最小燃油消耗率需要转速在3000转每分钟左右,这也反映出柴油机更适合在低转速下工作,汽油机更适合在相对较高的转速下工作这一特性。

这个图有什么意义呢?我领导的原话是:“ 万有特性图是设计出来的 ”。

下面就要说到发动机与使用发动机的车辆的匹配问题了,我用两个例子来简单说明。
例如,一台柴油发动机要用在拖拉机上,拖拉机工作时需要比较大的扭矩,而不需要非常高的转速,这时,发动机在设计和调教时就会让最小的燃油消耗率的点出现在扭矩点。

如果,另一台柴油发动机要被用在小汽车上,小汽车更多是时间是以比较高的速度行驶,这时,如果将这台发动机设计得和拖拉机上的柴油机一样低转速油耗低就明显不合适了,小汽车上的发动机的最小燃油消耗率的范围,就很可能是在较高转速低扭矩的地方。

将上面的例子类比到汽车上,就可以说,不同的汽车,厂家会根据其实际情况(阻力、工况、车辆自重、变速器)进行调校,最后的结果是一款汽车会在某一个速度时特别省油,之所以很多老司机开车省油,也就是他们用经验找到了最低的燃油消耗率那个区间。

最后,回到题主的问题,最大扭矩、最大功率、最高效率的关系。已知功率=2π*扭矩*转速,也就是说最大功率应该出现在最大转速下能达到的最大扭矩时。根据万有特性图,我们可以看出, 最高效率并不一定出现在最大扭矩或者最大功率时 。 当然也不是绝对,毕竟,最高效率的点是被设计出来的。

以上。
首先说明,认为涡轮增压可以通过提供更多的空气“使燃油燃烧时能有更多的氧气,燃烧就更充分”或“提高燃烧效率”的说法是完全不成立的。普通汽油发动机都是工作在lambda接近于1的情况下,过稀的混和气会使得排气温度升高或者根本无法点燃。涡轮增压发动机在高速高负荷工况... 显示全部 »
首先说明,认为涡轮增压可以通过提供更多的空气“使燃油燃烧时能有更多的氧气,燃烧就更充分”或“提高燃烧效率”的说法是完全不成立的。普通汽油发动机都是工作在lambda接近于1的情况下,过稀的混和气会使得排气温度升高或者根本无法点燃。涡轮增压发动机在高速高负荷工况下甚至要提供过浓混和气(lambda 0.75-0.8)以降低排气温度 ,保护排气系统。现代发动机,无论增压与否,燃烧效率已经很高了(95%以上),没有必要也不可能提升。不断纠结于燃烧效率(combustion efficiency,Qc/Qlhv)的人请自行wiki。至于本问题下的其他答案,负责任的说,答题人都无法使用和解释发动机领域的专有名词,基本上处于入门车迷的水平。

现在回答问题:汽油发动机其空燃比通常是一定的,所以多进空气就一定多喷油。至于单位燃油产生的功率是不是大了——单位燃油产生的热量可以看作不变,但是热量转化为发动机的输出功,是随着发动机转速、负荷的不同变化的。燃油燃烧发出的热量,除了转化为发动机的输出功外,还要1、克服泵气损失;2、克服摩擦损失;3、克服散热损失;4、驱动发动机附件。这些损失通常都是与转速和负荷直接相关的。所以不能笼统地说单位燃油产生的通过曲轴传输出来的功率在增压前后是怎么变化的。

PS:
涡轮增压有可能提高发动机 热效率( thermaldynamic efficiency,W/Q), 以节省燃油。以下假设可以说明部分问题:
一台1L自然吸气发动机假设额定输出功率50kW,摩擦功假设40kW,散热等损失40kW,无附件损失。那么这台发动机的热效率是50/(50+40+40)=38.46%
涡轮增压后,进气歧管压力提高一倍(2bar,绝对压力),额定输出功率达到80kW,增加60%,假设燃烧效率(combustion efficiency)与自然吸气相同,因 摩擦功损失是转速的强函数,是负荷的弱函数 ,那么摩擦功上升不会高于60%(假设60kW),散热损失上升也不会高于60%(同样假设60kW),那么这台发动机的额定点的热效率是提升的,为80/(80+60+60)=40%,提升了1.54%。
(这位客官说了:什么?忙活这半天就提高了1.54%?搞笑呢?
确实没。虽然我们这个假设保守了一些,但是内燃机从诞生以来效率无不是通过这一点一滴才发展到现在的35%左右的。也就是说咱辛辛苦苦加一升油快八块了都,结果只有大概两块五是花在咱身上的。)

但是事情不是绝对的,在高速高负荷工况,为限制排气温度,通常需要提供过浓混和气,通过蒸发燃油(这一部分燃油不参与燃烧)达到降低排气温度的作用,因此全速全负荷的油耗较高。
在一些部分负荷下(歧管压力小于1bar),由于涡轮在排气系统中的产生阻力,造成排气背压提高,泵气损失增加,不见得比自然吸气发动机比油耗低。
在开发评价体系中,通常用发动机经常运行的几个工况点来评价发动机的燃油经济性,如(2000rpm,BMEP=2bar)等。

发动机的燃油经济性和整车的燃油经济性不是一回事。发动机的燃油经济性指的是比油耗,g/kWh;整车油耗通常是百公里油耗,L/100km。整车的油耗是通过结合发动机和传动系统整车匹配来实现的。装了比油耗低的发动机的车不一定省油,装了不省油的发动机的车不一定费油。

目前主流发动机和整车都在走低速化小型化的道路,主要就是为了降低摩擦损失,提升整车燃油经济性。
小型化,和低速化,增压是一个主要实现方式。
整车的燃油经济性还是要靠发动机与传动系统匹配完成的。通常自然吸气发动机高效率区域出现在高负荷中高转速,一般城市甚至高速工况都无法在此区域内工作;而增压发动机的万有特性高效率区域可以出现在比自然吸气发动机低负荷低转速的区域,通过合理的传动系统匹配,可以让整车工作在这一区域或者尽可能靠近,从而达到节省燃油的目的。这才是增压小型化低速化的关键。
其实挺不好意思的,不知道我是不是表达不清抑或是别的什么原因。最近我在写一篇宝马告别自然吸气的稿子,有看过一些资料,我提问这个问题并非是想了解大环境下宝马为何会摒弃自然吸气发动机,只想了解个人对宝马转变前后两款车驾驶感受的不同。
所以我这几天去试驾了一下老款的宝... 显示全部 »
其实挺不好意思的,不知道我是不是表达不清抑或是别的什么原因。最近我在写一篇宝马告别自然吸气的稿子,有看过一些资料,我提问这个问题并非是想了解大环境下宝马为何会摒弃自然吸气发动机,只想了解个人对宝马转变前后两款车驾驶感受的不同。
所以我这几天去试驾了一下老款的宝马自然吸气车子以及最新款的宝马328i,体验了一下,把我的文章贴在这个地方,算是自问自答,不好意思。

因为是供稿、谢绝转载,知乎日报刊登。

========蛋疼的分割线======

这件事,让我不由自主地想起了HTC。

其实,在如今快速发展的格局里面,一家企业倘若错过某一个周期,那么他就得花费几个周期的追赶,才能缩短之前落下的差距。这似乎能够代表,我对宝马放弃自然吸气的惋惜,这种惋惜,当然也有尊敬。放弃最擅长的领域,并非谁都能做得到。

此前,宝马对自然吸气发动机有着近乎疯狂的偏执,对于宝马车迷而言,直列六缸自吸气发动机也的确带来了很多津津乐道的感受,比如连绵的动力输出、平顺的线性加速,以及宝马最著名的高转速发动机声线,这些对于驾驶宝马的人而言,都成为了追随宝马的理由。

一段时间内,宝马曾成为了自然吸气的无冕之王,一度风光无两。随着欧盟对排量更为严厉的限制以及增长的税收,宝马也终于走上了十字路口。是继续自己直列六缸的辉煌,在自然吸气的道路上精益求精,还是干脆砍断左手,开拓涡轮增压?宝马没能忍心放弃直列六缸发动机,便在直列六缸的基础上,开发了现在的M3\M4直列六缸双涡轮增压发动机,但其实,转变已经势在必行了。

记得曾经,宝马在三涡轮V6发动机上徘徊过,三涡轮是宝马非常新奇大胆的想法。在两个废气涡轮之上添加一个电动涡轮,这在此前未有先例。尽管多年的自然吸气经验对于转型中的宝马是一种阵痛,但这并非意味着涡轮增压发动机就是其软肋。实际上,早在宝马还在生产飞机发动机的时候,就已经开始运用涡轮增压技术了,不过,那时候的宝马仅仅将这种技术投放到赛车运动中。而那时,舒适性与稳定性,都是涡轮增压车型饱受争议的难题。

说起宝马最为经典的自然吸气车型,一定非M3莫属。那台连续六年获得世界发动机评选冠军的3.2L直列六缸发动机至今让人记忆犹新,可以说,宝马几乎将自然吸气发动机的潜能挖掘到了极限。这台装备在M3 E46之上的发动机的确有与众不同之处,其金属感的进气声与响亮的排气声混杂在一起,让人无端兴奋,而它的进气系统的工作效率更可以媲美赛车发动机。

但是,尽管如此,留名青史的M3 E46也还是随着时间慢慢淡去,时代只能将它写进宝马荣耀的功劳簿上。代替它新生的M3E92采用了全新的4.0L V8发动机,宝马将这款发动机最高转速提升到了8400转,成为当时宝马历史上的又一个高峰,能够与之媲美的,或许只有本田F20C的9000转。宝马对于声音的玩法一直为人称道,这台4.0L V8同样如此。野兽之吼,是操控这台机器最直观的感受。

当然,没有哪一款发动机是完美无缺的。说到M3 E92,它的起步并不如想象中的一触即发,这大概也算是自然吸气发动机的特性之一。4000转之后,M3 E92的发动机扭矩会出现一个爆发期,而这也正是它最“神经质”的转变。从此刻开始,M3会变得非常敏感,这种敏感甚至会让你觉得有些忐忑。档位切入S挡之后,高速驾驶的过程中,宝马细腻的操控立刻凸显出来。

宝马M3E92驾驶起来并不难,甚至都无需高超的驾驶技术就能胜任,精密的电子系统和动力分配,让你在舒适与刺激的过程里寻找到一个准确的平衡点。但可惜,宝马M3并不是一个刷赛道数据的好手,很多数据不如同侪,或许好开才是宝马M3最大特色吧。我依旧期待着宝马能在下一代M3上继续发挥这种自然吸气的优势,然而,这时候的宝马,已经走向了涡轮增压。

对于宝马转型涡轮增压这件事,我内心是十分不舍的。但是,随着欧洲排放标准的提升,以及自然吸气想要继续开发动力,难免需要加大排量提高转速的尴尬事实,宝马的转型,似乎也是顺水推舟的事。毕竟,8400转的发动机潜力已经开发得差不多了,而更大体积、更大重量的发动机也并非我们所需求之事。

转型之初,我猜想,宝马不会轻易放弃大排量自然吸气发动机带来的特有驾驶感受,即便是涡轮增压,也会尽力去靠拢。后来的驾驶过程,证明这是有道理的。目前,宝马的涡轮增压车型,我驾驶过的有宝马3系和640i Grand Coupe。两者之中,驾驶感受更为纯粹的自然当属640i,但是,给我印象最深的反而是宝马328i。

宝马328i采用了一台全新的单涡轮双涡管发动机。这台发动机采用铝合金材质缸体,整体重量比N52更轻,结构也相对紧凑,从技术装备来看,这台N20更像是一台砍掉两个缸的N55。不过,大排量自然吸气发动机的驾驶感受与小排量涡轮增压发动机并不能相提并论,相对于自然吸气而言,涡轮增压发动机在动力输出的平顺性和线性上还有待加强。

其实,宝马328i已经更多地向家庭用车靠拢,这似乎也是宝马转型过程中的又一个明确的方向。这台高功率版本的2.0T发动机,之所以做到了贴近自然吸气的驾驶感受,也离不开ZF 8速手自一体变速器调节的功劳。这或许也是涡轮增压发动机普遍面临的弱点。全新宝马3系的油门响应依旧很快,调到舒适模式的时候,油门开始减缓,整体的平顺性上有所提升。

相比于上一代自然吸气,3系让我有些百感交集。涡轮增压的优势不言而喻,更强大的动力输出,不俗的加速能力,但是,由于宝马市场战略的调整,告别自然吸气之后的宝马,面临着另外一个改变——渐渐地走向国民,走进民用车的队伍。

全新宝马3系的悬挂调教偏向柔软,转向也变得柔和,相比于上一代产品准确而回馈感强的转向,已经有了不同。而且,驾驶过程中,发动机的声音也略逊于直六时代低沉的吼声,更像一个嘟嘟囔囔的大叔,怠速的抖动也忽略不掉。此外,悬挂变软之后,宝马也不太适合高速赛道,转弯过程中,车身起伏较为严重,当速度突破100km/h,还会伴随着转向过度的现象。宝马的转型之路,也并非一帆风顺的。

说到底,我其实很欣赏宝马这种激流勇进的做法,但是,作为一个耕耘了几十年的自然吸气技术,想在一夜之间改变人们的印象,获得急转弯之后的强大加速度和交口称赞的品牌口碑,也是不太现实的。涡轮增压技术已经是大势所趋,宝马心知肚明,而如何将涡轮增压的调教、驾驶感受最大化还原直六时代的辉煌,才是宝马下一步应该思考的。

向市场妥协,是车企的必经之路,这条路上不只有宝马的身影,前赴后继,队伍不断壮大。宝马在洗净历史,投身涡轮增压的路上,也同样会遇到更多的新对手,这其中有来自外部的,比如前段时间依靠更高配置、更低价格叫板3系的凯迪拉克ATS,也有来自内部的,比如如何继承过去的优势,甩脱已逝的影子。

唯一不变的,就是变化本身。这句话甚至也因为变化太多而变得庸俗。宝马告别自然吸气之后,不乏让人充满希望的亮点,比如全新宝马N20发动机更加轻量化、排放更低,在业界也迎来了不错的口碑。而未来,宝马将会在变速箱以及发动机调配上向曾经的自然吸气发动机靠拢。

辉煌并不只有一次,恩,我想是的。
匿名用户

回答了问题 2016-10-31 23:0610 个回复 不感兴趣

为什么日系车基本没有装配涡轮增压的发动机?

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车厂造什么样的车,是由市场决定的。这个需要厂家提前5-6年作出预判。如何预判?需要工程,市场和战略部门协同制定发展策略和技术路线。
需要考虑的问题基本上无外乎法规和市场。
比如打个比方,2020年中国市场需要实现欧II排放标准,那很简单,把欧洲八年前的车型拿过... 显示全部 »
车厂造什么样的车,是由市场决定的。这个需要厂家提前5-6年作出预判。如何预判?需要工程,市场和战略部门协同制定发展策略和技术路线。
需要考虑的问题基本上无外乎法规和市场。
比如打个比方,2020年中国市场需要实现欧II排放标准,那很简单,把欧洲八年前的车型拿过来国产就可以。“把欧洲八年前的车型拿过来国产”就是市场策略。工程和生产就围绕这个策略来开展本地化工作,车型的确定,供应商的选择,国产化图纸发放等等。
但是,如果2020年中国市场(假设中国汽车销量已经占全球市场的45%,巨大的市场)排放标准要升级到欧XII(发改委对这个升级应该提前5-10年就有时间表),车厂一定要有相应的策略。为了实施这一策略,可能工程研发部门早在2010年就开始制定技术方案和储备技术。比如为了达到三阶段油耗标准,汽油机可能需要稀燃?直喷?增压?HCCI?混动?为了降低NOx,柴油机需要EGR还是SCR,EGR是否需要冷却?SCR如何补充尿素两种方案如何取舍?是否需要DPF?最终使用哪套方案可以最低成本地满足排放法规并不影响市场的相应?这些方案可能在2010年都要开始研究和实验,并最终提出可行的方案。这就是技术路线。一旦针对2020年市场的产品开始工程化产品化,围绕这个技术路线,马上在3-4年内就可以出产品。
所以最终使用什么样的技术方案,是一个早在5年甚至10年前就已经作出决定的市场策略和技术路线问题。大家在市场上看到的出售的汽车都是围绕这个策略和路线上市的。
日本厂家可能在10年前就根据排放法规和自己的规划认为并认定自然吸气发动机,只要做轻微的改进,比如VVT/DVVT或者直喷或者燃烧优化,加上cvt,就可以满足目前的市场需求(市面上目前在售的日本车仅搭载单顶置凸轮轴发动机的车还不少哩,你能说他们技术不先进?糊弄消费者?物尽其用,适可而止。),那么他们就遵循这一策略只在市场上投放自然吸气的发动机。但是同时,他们也一定在为未来更加严苛的排放法规和油耗法规做准备,但是他们的技术主要储备和技术路线在电动,混合动力等他们认为更加符合市场趋势的领域(这就是他们未来,可能10年,可能20年的技术路线)。如果他们认为市场最终能从自然吸气平滑过渡到混动,那么过多投入涡轮增压这种过渡技术来跟其他厂家竞争就不在市场规划和技术路线的考虑范围之内。但是如果,假设发改委从后年元旦开始,对超过2.0L发动机的车辆再次提高车船税率,凡是超过的,每车每年加征3万块,日本厂家保准马上上涡轮增压车型。先不说IHI和MHI两家都有比肩甚至超越honeywell和borgwarner的涡轮增压器产品,就算没有IHI/MHI,发动机配个增压器在当今也不是什么难事儿。
BMW几年前不还一直在推氢燃料汽车吗?结果如何?
所以能满足市场的技术就是好技术。无论它的实现方式如何。跟在别人屁股后面不代表你没有独到之处,另辟蹊径也不能说曲高和寡。利益最大化才是大家考虑问题的根本所在。
至于说保险使得日本车厂不推出增压发动机的说法,呵呵,这事儿大众福特都知道吗?
匿名用户

JackyQ 回答了问题 2016-10-31 23:064 个回复 不感兴趣

电动涡轮前景如何?

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电动涡轮,电动水泵,全电控气门机构,电动机油泵。摆脱机械机构单纯依赖转速的局限和机械变动在曲轴转角上的局限性,直接与发动机实际需求关联。这思路都是一样的。关键在于可靠性。机械硬连接的可靠性是可预见的,其变动范围的局限性也反过来令其安全性可控。电控一方面依赖传感... 显示全部 »
电动涡轮,电动水泵,全电控气门机构,电动机油泵。摆脱机械机构单纯依赖转速的局限和机械变动在曲轴转角上的局限性,直接与发动机实际需求关联。这思路都是一样的。关键在于可靠性。机械硬连接的可靠性是可预见的,其变动范围的局限性也反过来令其安全性可控。电控一方面依赖传感器的可靠和即使运作,一方面依赖算法的合理性,还有对意外情况的紧急处置,还有在长耐久条件下的适应性等。没有看到原文,但从字面看想必目前电动也只是个辅助系统吧。

汽车企业用dfmea,严重度高于7的希望其频度应尽可能小,探测度尽可能告(越高评分越低),三者乘积在一定指导线内。按照这个要求,这些电控设备的严重度很高的条件下,频度要小于百万件低于20-30,应有有效的模拟技术在设计早期节点以极高的识别度和有公认体系的识别未来失效风险的。方能满足我们汽车体系在量产车上大规模应用的基本条件。

题外话,其实汽车业界积累的新技术储备再用20年问题不大的。

谢邀。
增压化和小型化现在看起确实是趋势,但是很大程度上是因为政策的原因。

因为欧洲是有排量税的(有待确认),而天朝汽车行业的政策制定者一般都是师从德国(从排放标准到各种试验工况都是跟欧洲一模一样),所以学习欧洲设置排量税,而中国市场是世界第一大汽车市场,各厂商都很... 显示全部 »
增压化和小型化现在看起确实是趋势,但是很大程度上是因为政策的原因。

因为欧洲是有排量税的(有待确认),而天朝汽车行业的政策制定者一般都是师从德国(从排放标准到各种试验工况都是跟欧洲一模一样),所以学习欧洲设置排量税,而中国市场是世界第一大汽车市场,各厂商都很重视中国市场的开发,他们不断地调整自己的产品研发思路,来适应中国的政策法规。

除了排量税,另外一个更重要的原因是排放标准,欧洲的ECE标准和中国的国V标准循环工况太简单太落后了,你敢相信模拟日常汽车使用工况就是下面这个图:
http://image2.qiniudn.com/26682-d5be8cc4e1e24a1a84004b21ea09198a
就是几个匀加减速、怠速和匀速运动,这种老掉牙的工况让欧洲涡轮车来跑,很轻松就跑出极好的油耗和排放成绩。 https://pic4.zhimg.com/c889ecebb2207fcdf2a78c314d9a8983_b.jpg
就是几个匀加减速、怠速和匀速运动,这种老掉牙的工况让欧洲涡轮车来跑,很轻松就跑出极好的油耗和排放成绩。

而美国的FTP工况明显就现实的多,更多的加减速,几乎就没有匀速的部分
http://image2.qiniudn.com/26682-c76733afe8148de502f173330f712e69
另外还有两段补充工况,最后加权得出来综合油耗。所以为啥说工信部的油耗根本就不可信,因为现在用的工况完全没法模拟日常使用,京6现在貌似要采用美标的循环工况了,而且欧洲人自己也受不了这种老旧的工况了,顶着车企压力要搞新的工况。 https://pic3.zhimg.com/fe5eb0e0f82e7a4e09ab920527dc7976_b.jpg
另外还有两段补充工况,最后加权得出来综合油耗。所以为啥说工信部的油耗根本就不可信,因为现在用的工况完全没法模拟日常使用,京6现在貌似要采用美标的循环工况了,而且欧洲人自己也受不了这种老旧的工况了,顶着车企压力要搞新的工况。
下面放个图让大家看看欧洲工况是何等的不靠谱:
http://image2.qiniudn.com/26682-a54559b38058531d2acbf368de0e624a
https://pic2.zhimg.com/b09febf421338877fce3d854d37f38b5_b.jpg

目前来说涡轮增压做的好的大都是在欧洲市场上的巨头,如大众、PSA这种大集团,他们本身受欧洲政策影响最大,所以最有意愿开发涡轮增压发动机。

外来者如通用则直接用欧宝(德国)的技术,福特欧洲开发了福克斯、蒙迪欧致胜等欧洲特供车型(或者说为了在欧洲市场上有竞争力而研发涡轮增压车型),然后他们又把这些欧洲车型拿到天朝来卖,简直是无缝对接,反正天朝各种汽车行业标准政策法规都是抄欧洲的,反观那些不咋爱用涡轮的,无非也就是欧洲市场上卖的一般的,如日系三强,本来就卖的一般,为何还要单独为欧洲市场开发发动机呢?日系的主战场从来都是美国啊。

所谓增压发动机更适合城市路况?这都误解成啥样了,城市路况开开停停,转速上不去涡轮就是个摆设,人欧洲用涡轮是因为要避税没办法,加上经常跑高速(像德国这种不限速的国家)。涡轮增压对于北上广这种大城市来说就是噩梦,这不大众的涡轮增压发动机不就烧机油吗?实际上最适合涡轮增压的反而是大排量发动机,现在这种小排量增压完全是本末倒置。

针对评论中的质疑:
1.欧洲大部分地区都是按碳排放收税的,按排量收税的很少。
这一点我确实没做好功课,印象流了,欧洲汽车税制究竟如何还得请教高人。

2.增压引擎省油的关键就在于利用增压的扭矩平台特性,在中低转速就可以充分发挥发动机的效率。
省不省油已经有很多文章解答过了,同动力的自吸和涡轮发动机,油耗基本一样。
权威杂志consumer reporter曾出过一次报告,对美国市场上的主流车型进行测试,同动力的na和涡轮机油耗几乎一样。
地址如下: Consumer Reports finds small turbo engines don't deliver on fuel economy claims
英文阅读困难的同学也可参考一下新车评网的翻译文章:
小排量涡轮省油“骗局”
[quote]Small turbocharged engines are marketed as delivering the power of a large engine, with the fuel economy of a smaller one. That's a tempting proposition, but our testing shows these small-displacement turbos are not delivering on the promises.
By now, we've tested many cars with these engines, and lots of competitors with traditional, naturally-aspirated powerplants, big and small. Generally, the turbocharged cars have slower acceleration and no better fuel economy than the models with bigger, conventional engines. Looking at EPA fuel-economy estimates (calculated based on laboratory tests), some of these cars' turbocharged engines seem to have an advantage. But we found those results don't match the findings from [url=https://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.consumerreports.org/cro/2012/12/how-consumer-reports-tests-cars/index.htm]our own fuel-economy tests .
下图表为报告中的节选,0-60 mph相当于是百公里加速时间,EPA mpg是在美国环保局的工况下油耗,CR mpg为杂志社自己测的油耗,25 mpg约为9.4升每百公里,27 mpg约为8.7升每百公里。
http://image2.qiniudn.com/26682-f6a5f67fc67a98b7ac0de730e2d5d989
https://pic1.zhimg.com/43ea2627c6eb76d47b91885395c99550_b.jpg
http://image2.qiniudn.com/26682-bcb378666d074c29f4d397f48d8b31a4
https://pic1.zhimg.com/669b51d72a9ab10dd2cda5147be0e4bc_b.jpg
http://image2.qiniudn.com/26682-939dc3b595790c0ca252209e2edd1332
表中的各种车型都是北美爆款车型,同样在天朝也很红的,如Ford Fusion其实就是蒙迪欧,Optima就是起亚k5,下面SUV里的Eecape就是以断轴闻名的翼虎。 https://pic2.zhimg.com/ff516d4a0554da2d5140eec7b000a2d9_b.jpg
表中的各种车型都是北美爆款车型,同样在天朝也很红的,如Ford Fusion其实就是蒙迪欧,Optima就是起亚k5,下面SUV里的Eecape就是以断轴闻名的翼虎。
以上各种车型都是各自厂商的主流车型,性能差不多,可见在中级车中涡轮增压的蒙迪欧反而是油耗最高的,同样翼虎也是SUV中油耗最高的,1.6T比2.4L的油耗还高,2.0T的福特机头比日系的V6发动机油耗还要高的多,是不是大家的世界观都颠覆了?
这也就解释了为何日系不上涡轮增压吧,既然你费尽心思最后油耗动力比我还弱,我干嘛要用可靠性那么差的涡轮机,大众的涡轮增压发动机在出过的丑事大家都还历历在目吧,(很可惜因为大众几款神车在北美卖的太差了,CR都没拿过来测)。
要知道CR可能是世界上最权威的汽车杂志了,可信度还是极高的。以后再有谁说涡轮增压省油大可拿这篇报告给他看。

中低转速发挥效率我不太懂,就不乱说了。(晚上查个资料再更新)

3.日系三千卖的一般。。。。折叠吧
有图有真相:
http://image2.qiniudn.com/26682-af609da1f8c9318a02e891c3f1554a93
https://pic3.zhimg.com/13d083a1b08b6697e9038ab7efb4114a_b.jpg
http://image2.qiniudn.com/26682-060bf52d41ca0fb82b66e47898a74c06
相比而言日系卖的难道不差?雅阁都退出欧洲了。 https://pic4.zhimg.com/91994a827e78eeba98f03cc94a2dfa8f_b.jpg
相比而言日系卖的难道不差?雅阁都退出欧洲了。
感谢邀请=-=对不起那么晚才回答,好久不上知乎~

我发现我的每一个汽车话题回答的正文第一句话都是……同意徐舟的观点……

兰博基尼不选择涡轮增压技术可以有很多冠冕堂皇的理由,徐舟提到的“声音不符合”就是最有力的理由之一,超级跑车制造商的产品不仅仅以运动性能为... 显示全部 »
感谢邀请=-=对不起那么晚才回答,好久不上知乎~

我发现我的每一个汽车话题回答的正文第一句话都是……同意徐舟的观点……

兰博基尼不选择涡轮增压技术可以有很多冠冕堂皇的理由,徐舟提到的“声音不符合”就是最有力的理由之一,超级跑车制造商的产品不仅仅以运动性能为卖点,还需要以产品的内涵、品牌的价值与态度让消费者认同,发动机的声线对于真正懂车的超级跑车购买者来说是很重要的一点,列举一下各大超级跑车制造商的发动机声线,很明显地就可以发现他们各自的不同之处,发动机声音也是超级跑车品牌的一部分。

保时捷在2009年的时候就办过一次竞猜比赛,让人们上它的官网听一些不同款型的保时捷的声音来作出辨别,不过这一页面已经下线了。这里是关于这次活动的报道, http://www.autoblog.com/2009/11/16/porsche-challenges-you-to-guess-which-911-you-are-listening-to/ ,这是当时的页面, http://www.blogcdn.com/www.autoblog.com/media/2009/11/porschex20.jpg 。

关于史蒂夫的说法,“至少在2020年前,我不认为此技术会出现在超级运动跑车上”,我看了autocar的原报道,见这里, http://www.autocar.co.uk/www.autocar.co.uk/News/NewsArticle/AllCars/261138/

“For the time being it will not happen,” said Winkelmann. “For this decade, I don’t see it happening in the super sport car business – although I would also caution against saying it could never happen.”

原文的评论里面就闹翻了,当然你也可以说8.0L四涡轮16缸的Bugatti Veyron是用来满足皮耶西博士变态欲望的产物,3.8L双涡轮V8引擎的McLaren MP4-12C是用来唬弄那些因为曾经的McLaren F1慕名而来的傻大款的,3.6L双涡轮六缸引擎的Porsche 911 GT2(997)是加强版买菜车……他可能不把这些看作是super sport car吧,我估计也可能就是和autocar编辑侃大山的时候随口一说。

关于兰博基尼的讨论结束,下面说涡轮增压有什么坏处?涡轮增压的原理见这里, http://www.zhihu.com/question/19913161/answer/13343734

涡轮增压的坏处如下,

1、与涡轮增压技术捆绑在一起的就是“涡轮迟滞”这一概念,涡轮增压由于其使用了发动机排出的废气驱动,其需要的启动条件便受到发动机的废气状态所决定,需要发动机在中高转速下,在排出的废气压力较高(同时温度也较高)的情况下,才能够成功启动涡轮增压器,并且由于从发动机处于中低转速状态下踩下油门踏板到发动机转速升高、排气压力升高导致涡轮的启动、带动压缩叶片工作需要一定时间,涡轮增压带有其不可避免的缺点,反应时间,也就是涡轮迟滞,并且,一般来说,一定排量下的涡轮增压器越大其涡轮迟滞也就越大,带来的增压效果越明显其涡轮迟滞也就越明显,但近年来,世界上主流采用涡轮增压的车厂与涡轮增压技术的提供商都在普遍致力于解决涡轮迟滞的问题,使得涡轮增压发动机的动力输出能够接近自然吸气发动机的线性输出。

2、涡轮增压技术使用了高温的发动机废气作为其推动叶片的旋转的动力来源,高温废气直接接触叶片这一点这对于涡轮叶片以及整体结构使用的材料来说有较高的要求,对于动力要求较高的超跑来说,涡轮增压部件可以说是运行情况非常极限的发动机中最不稳定的一个部分了。

3、涡轮增压技术对于发动机处于低转速阶段的扭矩改善不明显,但可以使最大扭矩输出的转速范围变得较宽。
好吧,问到Volvo了,在Volvo工作的我必须出来答一下。

主要优势:发动机NVH(噪音震动)。传统四缸机的激励阶次为二阶,五缸机的激励阶次为2.5阶次。这样避开了很多系统的固有频率避免了共振,比如方向盘转向管柱就很容易和四缸机在怠速转速时产生共振。激励阶... 显示全部 »
好吧,问到Volvo了,在Volvo工作的我必须出来答一下。

主要优势:发动机NVH(噪音震动)。传统四缸机的激励阶次为二阶,五缸机的激励阶次为2.5阶次。这样避开了很多系统的固有频率避免了共振,比如方向盘转向管柱就很容易和四缸机在怠速转速时产生共振。激励阶次可以这么理解,四缸机是有四个缸,每一次冲程有2个缸同时工作,就变成了2阶次,五缸机就是2.5阶次。

沃尔沃这个五缸机也有15年不止了,经过了很多结构的优化,带来的一个明显的优势就是皮实耐操,老j8稳定了。

主要劣势:相对目前主流的发动机技术,即四缸缸内直喷。五缸机在低转速的扭矩很差,最大扭矩点一般要到2500以上,而新的四缸缸内直喷加涡轮则可以在1500甚至1200转时达到最大扭矩。这样带来的劣势就是发动机在城市工况的油耗很高(相对的),而且给标定带来了很多局限性,为了保证驾驶性以及动力感受不得不进一步牺牲油耗。

总结:
优点:安静,耐操
缺点:耗油

什么是齿讯学习?

汽车哪些电子控制单元的输入信号需要EPS提供?

发动机开发标定时如何确定活塞销偏置和曲轴偏置量?

发动机如何把最大扭矩设定在某一固定转速或某一区间?哪些参数决定最大扭矩对应的发动机转速?

Volvo T5 五缸发动机和传统四缸发动机比较有什么优势和劣势?

涡轮增压有什么坏处?为什么像兰博基尼等超跑厂商那么排斥涡轮增压?

如何看待如今自然吸气发动机不断向小排量涡轮增压方向发展?

电动涡轮前景如何?

为什么日系车基本没有装配涡轮增压的发动机?

宝马车迷如何看待宝马放弃自然吸气转投涡轮增压?

混合动力汽车和自然吸气汽车在同排量的情况下,为什么马力有差别?

涡轮增压提高了热效率(W/Q)吗?是提高了动力性还是燃油经济性?

汽油内燃机发动机的最大扭矩、最大功率、最高效率三种工况之间有什么样的关系?

为什么有的柴油车要加尿素?

鸟击能对飞机的发动机造成多大危害,为什么没有办法避免?

发动机设计主要是设计什么?哪些问题是至关重要的?一两个人能做到吗?

中国 C919 发动机堪比波音飞机已获 400 架订单,你们有什么看法?

涡轮风扇发动机是如何防止水对发动机运转的影响的?

什么时候汽车比赛中可以有更多小排量引擎?

马自达 ATENZA 的创驰蓝天发动机相比带涡轮车型有优势吗?

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混合动力汽车和自然吸气汽车在同排量的情况下,为什么马力有差别?