非涡轮增压柴油在高海拔地区的表现是否会比同类汽油发动机好?


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我住在落基山脉附近并经常开车进入它们。我有一个小型自然吸气的四门手,往往会失去一个非常明显的力量进入更高的高度,并没有帮助大部分的驱动器将上坡与两个成人和行李。

据我所知,这是因为海拔高度的空气密度低于海平面。吸入发动机的空气越少意味着保持化学计量比的燃料越少,因此您将失去动力来维持燃烧效率。事实上,您可以使用此公式粗略计算您失去的马力:

HP Loss =(海拔高度* 0.03 *马力@海平面)/ 1000


解决方案很简单:更多空气!涡轮机压缩空气并将其与大气压力一起推入以产生更高密度的氧气,其由车辆检测并且添加更多燃料,从而提高动力。结果是涡轮增压车辆在高度上几乎没有任何明显的功率变化。由于柴油机通常配备涡轮增压器,因此出于同样的原因,它们很少会在高度上遭受任何动力损失。


该网站指出,柴油的压缩比为20:1,汽油压缩比为8:1。我知道压缩比与实际进气量无关; 无论涉及多少空气,它都会压缩进入指定比例的空气。然而,我想这可能仍然有助于非涡轮增压柴油发动机在更高的高度上运行,因为它们倾向于倾斜并且可能不太严格地改变燃料/空气比。我想我理解为什么我不相信这一点,但我认为我并没有考虑到所有因素。

我的问题是:非涡轮增压柴油发动机在高海拔地区与非涡轮增压汽油发动机相比会失去动力吗?


编辑

考虑到Zaid在下面的回答,我把一张快速图表放在一起,看看我上面给出的公式和更准确的一个Zaid之间的区别,因为它提供了功率减少百分比。

海拔(ft)3,000 5,000 10,152 14,000
实际减少5.91%13.46%30.18%40.52%
替代9.00%15.00%30.46%42.00%

所以你可以看到,更简单的公式最接近10,000英尺,并在低海拔地区分解。这是比较汽油发动机的配方。


公式中有哪些升高单位?脚?米?其他?
sixtyfootersdude 2015年

@sixtyfootersdude,抱歉,他们在脚下。我将编辑澄清。
泊松鱼

Answers:


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非涡轮增压柴油机在落基山脉中失去了更少的动力

至少根据SAE J1349标准

(计算如下)


假设

Dry air pressure in the Rockies = 90 kPa   ( at 3000 ft)
           Absolute Temperature = 277.15 K ( 4 °C )

这允许我们计算两个量,AB,用于确定两种类型的引擎的校正因子:

A = 99 / p_PT = 99 / 90 = 1.1
B = T_P / 298 = 277.15 / 298 = 0.9300

对于汽油发动机:

Correction factor = A^1.2 * B^0.5 = 1.081

对于自然吸气柴油发动机:

Correction factor =     A * B^0.7 = 1.045

在考虑环境变化后,这个修正系数用于确定发动机在动力系统上的实际功率,这意味着柴油发动机由于高度变化而损失了大约4.3%¹,相比之下,7.5%²损失了汽油发动机。

由于4.3%<7.5%,柴油获胜


博世汽车手册中提供了有关如何使用它们的公式和说明。

很高兴不必担心如何获得这些关系,只需使用行业标准进行更改:D


¹: 1 - 1 / 1.045 = 0.043 = 4.3%

²: 1 - 1 / 1.081 = 0.075 = 7.5%


看,这就是为什么我们应该能够使用LaTeX和MathJax做一些其他Stack Exchange站点可以使用的东西。书中是否任何机会解释背后用推理A^1.2*B^0.05A*B^0.7?参数是基于经验数据的,还是有一些物理背后的?强制感应发动机是否有类似的方程式?
泊松鱼

@PoissonFish:是的,缺少MathJax很烦人。书中没有解释为什么A和B与汽油和柴油的相关性。这种关系几乎肯定是基于经验相关性。强制感应发动机的汽油修正系数不会改变,但FI柴油机有自己的专用修正系数。有趣的问题btw
Zaid 2015年

嗯,令人惊讶的是,FI汽油的修正不会改变。作为旁注,使用您的公式为Leadville,CO(美国最高城市10,152英尺),汽油发动机将损失30%的功率,而NA柴油将损失24%。一切都很有意思,谢谢!
泊松鱼

@PoissonFish,欢迎你!
Zaid 2015年

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基于已经发布的节流阀的一些理解(为什么重型车辆几乎总是使用柴油发动机?)以及它们如何/何时适用于柴油发动机 - 尤其是关于没有节流板的柴油发动机如何总是摄取最大量的评论空气 - 对于那些柴油来说,答案可能取决于所讨论的发动机是否是其中之一并且已经摄取了比实际需要更多的空气(并且运行稀薄)以支持有效燃烧。

在那种情况下 - 这表明并且早期的柴油模型没有复杂的控制硬件 - 非涡轮增压柴油在高海拔地区可能会做得更好,即使它的压缩比仍会下降。

如果比较中的汽油发动机真的 - 如上所述 - 只有8:1的比例,那么这可能会更加真实。这对汽油发动机来说真的很低。

在8:1,再减少几个压缩点会对Torque造成伤害; 对于20:1的柴油来说并非如此,它仍然(通常)在较低的发动机转速下产生合适的扭矩,这也可以促进更好的气缸填充以抵消高度问题。

吉姆。


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杜卡迪杀手2015年

@DucatiKiller - 我想我已经说过了,但是这个用户是一个未注册的用户。在他们真正创建一个帐户之前,你给出的任何一个赞成都不会对他有任何好处。你只是在浪费你的选票。也许吉姆实际上会创建一个帐户,所以他可以得到他的答案。
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

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@JimStanley - 压缩比(CR)与气缸压力混淆。CR(无论是静态的还是动态的)在发动机运行期间不会改变(在大多数情况下)。CR指的是气缸的扫气量。这是一个衡量标准。气缸压力会因大气条件而改变。
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2
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