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為什麼10多萬的買菜車,也要加95号汽油?

前兩天我打快車打到了一輛1.4T的大衆高爾夫,跟車主聊起油耗時,對方竟表示:“我這車發動機比較進階,需要喝95号油,但我為了發動機好,一直都給它喝98!”看到他自豪的樣子,我欲言又止後還是選擇了閉嘴。因為我擔心如果我告訴它,10多萬的車要求加95号油是因為發動機落後的真相,對方能否扛得住認知的崩塌?但作為一個汽車硬核知識傳播者,我自然有義務讓我們的讀者知道真相。是以今天我決定将汽油标号與發動機先程序度之間的關系寫出來,希望大家有所收獲的同時,也寄希望于蘿蔔報告的影響力足夠讓那位大衆車主看到吧......

為什麼10多萬的買菜車,也要加95号汽油?

首先要說明的是,汽油标号高低與汽油的好壞、純淨度無關,不同的汽油标号僅代表汽油辛烷值的不同,92号汽油代表辛烷值為92RON,95号汽油代表辛烷值為95RON,由此可以看出,汽油标号越高辛烷值就越大。而辛烷值越大,就意味着汽油的耐高溫性更好、在高溫下自燃的機率更低,也就是說95号汽油會比92号更耐高溫。那更耐高溫的95号汽油對發動機的工作又會起到哪些幫助呢?

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汽油正常燃燒

衆所周知,發動機的工作原理是将汽油燃燒釋放的熱量轉換為動力。在發動機正常運轉時,汽油被火花塞點燃,随後火焰從氣缸頂點的火花塞位置開始向四周擴散,從上圖可以看出,整個氣缸内的油氣混合物都是由火花塞點燃的那一小股火焰向外擴散所引燃的。

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汽油自燃産生爆震

但需要注意的是,如果發動機氣缸内溫度過高的話,缸内的油氣混合物就會提前發生自燃,上圖氣缸内藍圈區域示範的就是自燃現象。而這股意料之外、并非由火花塞點燃的油氣,便會在氣缸内産生劇烈的沖擊波,而這種現象則被稱之為“爆震”。

為什麼10多萬的買菜車,也要加95号汽油?

“爆震”的實際威力跟它的名字一樣兇殘,它的産生不僅會導緻缸内溫度激增,進而引發水溫過高以及在高溫下會生成的積碳,而且還會導緻氣缸内的壓力劇烈上升,甚至出現活塞被擊碎、活塞連杆被打彎的問題,導緻發動機直接報廢。是以面對如此緻命的問題,廠家自然會對爆震現象加以重視。

而說到避免出現爆震的最簡單方法,那就是為發動機提供比92号汽油更耐高溫的95、98号汽油了。但衆所周知的是,價格昂貴的95、98号油并非是所有消費者都能接受的,是以廠家必須還得想出其它的解決方案。前面提到過,爆震是由發動機自身高溫所引發的,是以如果能降低發動機的溫度,自然就能避免爆震問題的出現了。

此時如果單純從降低溫度的角度出發,大家可能首先會想到以下兩種方案:第一種是通過降低發動機動力來降低缸内溫度,因為少做功就能少燒油,而少燒油自然就能從源頭降低熱量的産生,那氣缸内的溫度就能得到降低了;第二種降溫方法則不需要降低動力,而是通過提升發動機的散熱性能,來将強勁動力産生的高熱量迅速疏導至發動機外,進而保證氣缸内的溫度始終低于會産生爆震的溫度。

以上這兩種方案雖說思路正确,但如果以現在這個時間點來看,它們都已經在實際操作層面遇到了瓶頸。

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首先來看第一種,通過降低動力來降低缸内溫度。這種方法最極緻的操作就是從渦輪發動機降回自然吸氣發動機,這會大大降低缸内的工作溫度,是以92号汽油就足夠抑制爆震了。這也是從古至今,市面上99%采用自吸發動機的車型加92号汽油就夠了的原因。如果稍退一步,采用将渦輪發動機動力大幅削減的方法,其實也是能有效降低缸内溫度的。不過動力的大幅下降,勢必也會引發整台車産品力的滑坡。是以無論是采用自吸發動機,還是大幅削減渦輪機馬力的方法,都無異于走倒坡路,在當下這個消費者異常注重馬力、加速資料的時代,廠商自然不可能搞這種自廢武功的操作。

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而第二種通過增加散熱效率來降低缸内溫度的方法,其實也是廠家一直在做的,以至于如今大部分廠家早已把散熱的技能點給點滿,沒有什麼提升空間了。像是如今的渦輪增壓發動機,不僅會在缸體、缸蓋位置采用散熱性能更好的鋁合金材料,而且小到活塞、氣門這些部位,也都有相應的散熱設計了。可即便如此,發動機的散熱速度還是趕不上自身的發熱量,是以加強發動機散熱這條路也已經遇到了瓶頸。

如此看來,為那些動力強勁的家用發動機加95号汽油,似乎已經成為了一件天經地義的事情了?并非如此!如上圖資料所示,在四款合資增壓發動機中,馬力最大的通用1.5T僅需加92号汽油就可以釋放出211馬力的最大功率。而緊随其後的日産、本田1.5T發動機的馬力也相當暴躁,而且同樣隻需加92号汽油。反倒是馬力最差,僅有150匹的大衆EA211需要加95号汽油......

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汽油快速燃燒

是以通過上述資料我們不難發現,動力強勁的渦輪增壓發動機其實是可以加注92号汽油的!那通用、日産、本田究竟是如何解決爆震問題的呢?其實他們的訣竅就在于對發動機燃燒速度的優化。上面說過,爆震的産生是因為缸内一部分油氣混合物先于火花塞擴散出來的火焰提前自燃了。是以如果我們能加快火花塞點火後的火焰傳播速度,趕在局部自燃之前就将其引燃,那不就能避免爆震問題了嗎~

為什麼10多萬的買菜車,也要加95号汽油?

左:滾流小/ 右:滾流大

要知道,提高燃燒速度最常用的方法就是增加氣缸滾流,而增加氣缸滾流的最佳方案就是增加發動機氣缸的缸徑行程比(雖然名字叫缸徑行程比,但計算方式其實是用氣缸行程除以缸徑,相當于缸徑行程比的數字越大,氣缸的形狀就越瘦高)。之是以瘦高的缸體有利于增加滾流,是因為在同樣的發動機轉速以及氣缸容積下,氣缸的行程越長,活塞的運作速度就越快,那随着活塞運作速度的提高,氣缸内的氣流速度自然也會變快。是以,長行程能增加氣缸内的滾流,進而提升被火花塞點燃那一小團火焰的傳導速度。

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左:大缸徑行程比 / 右:小缸徑行程比

根據以上結論,我們就能通過下面這組缸徑行程比資料找出一些大衆1.4T需要加95号汽油的原因了。要知道,大衆1.4T的缸徑行程比為1.07,通用1.5T則提升至了1.15,而本田1.5T的缸徑行程比更是高達1.23。這也就意味着,通用、本田1.5T的氣缸形狀要比大衆1.4T瘦高不少,是以發動機燃燒速度自然要快于大衆的1.4T,那發生爆震的幾率也就得到了降低。

雖然瘦高的氣缸能通過加快滾流提升火焰傳播速度,但這并不意味着通過改變氣缸形狀就能徹底避免爆震的發生。這是因為氣缸的滾流速度與轉速息息相關,如果轉速不夠高的話,那滾流速度就依然快不上去,是以發動機在中、低轉速區間依舊會存在爆震現象。那麼問題就來了,在不通過降低中、低轉速動力來降低溫度避免爆震的前提下,我們又該如何降低發動機在中、低轉速的缸内溫度呢?

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需要注意的是,雖然現在要通過降低溫度避免的是中、低轉速區間的爆震問題,但實際上發動機在中、低轉速下的運轉速度也是非常快的。像是我們常說的發動機“幾千轉”中的這個“轉”,它的機關是rpm 或 r/min,指的是發動機在每分鐘的機關下會轉多少圈。如果我們以2000r/min計算,可以得出目前轉速下留給排氣氣門的排氣時間僅有0.015秒,這也就意味着要在這麼短的時間内将高溫廢氣“完全”排出,是一件非常難的事。而高溫廢氣無法得到徹底排出,就會導緻缸内的溫度居高不下,進而引發中、低轉速下的爆震問題。

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那有沒有什麼辦法能在很短的時間内,通過發動機的排氣氣門将中、低轉速下氣缸内的高溫排出呢?必須有!這個功能就叫做“掃氣”。它利用的是渦輪增壓發動機會對進氣端空氣進行增壓,進而使進氣端壓力 ≥ 排氣端壓力來實作的。借助這個特性,渦輪增壓發動機隻需通過現在發動機基本都會配備的進、排氣可變氣門正時來增加氣門重疊角的功能以及時間,也就是在排氣沖程即将結束,但又沒有完全結束時将進氣門提前打開,利用進氣端壓力更大的特性,讓一部分進氣端的低溫空氣将氣缸内的殘餘高溫廢氣在排氣沖程階段給吹出去,而這個功能就叫作“掃氣”。除了可以通過降低氣缸溫度減少爆震外,由于掃氣可以将氣缸内廢氣排得更徹底,加大新鮮空氣在氣缸内的占比,是以掃氣功能還可以提升發動機的動力。

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掃氣功能的工作邏輯雖說很簡單,但要想在0.0X秒内實作對進、排氣門開閉的精準控制,那對發動機氣門的控制精度、以及汽車廠商的調校經驗要求就非常高了。畢竟如果氣門開閉的時機不夠精準,就有可能會出現将廢氣倒吸進氣缸的問題,反而會造成動力的下降,并導緻缸内溫度升高。是以為了保證能對節氣門進行精準控制,像是本田就在雅閣使用的194馬力1.5T高功率發動機的排氣門上增加了VTEC可變氣門升程功能,在中、低轉速通過使用低凸輪軸的小氣門升程來避免廢氣倒吸,在高轉速又能通過使用高凸輪軸的大氣門升程確定廢氣順利排出。

而大衆的1.4T發動機雖然也可以通過進、排氣氣門正時實作掃氣效果,但由于EA211發動機的開發時間太早,是以控制精度跟那些近幾年才開發的新發動機肯定是比不了的,最終就會導緻發動機掃氣效率不夠理想的問題,是以要求加注95号汽油也就是情理之中的事了。至于日産的VC-Turbo發動機,由于它可以随時調整壓縮比,是以即使是加注比92号辛烷值更低的汽油,也根本不會産生爆震的問題。

以上包含缸徑行程比,以及掃氣方面的内容,就是發動機在硬體層面解決爆震的方法。那在講完硬體層面後,下面就該輪到軟體層面标定對于汽油辛烷值選擇的影響了。

為什麼10多萬的買菜車,也要加95号汽油?

很多朋友總覺得豪華品牌要求加注95号汽油是因為豪華品牌的發動機更金貴,但事實卻并非如此。衆所周知,豪華品牌由于車型定位高端,是以無論是從定位還是成本出發,都可以在産品上使用最先進的技術。而在發動機領域,越先進的發動機,也就意味着越強的油品相容性。像是寶馬的直列六缸B58發動機,雖然官方推薦加95号油,但這款發動機實際上可以做到91-100RON汽油的相容,相當于加92号汽油也不會有任何問題。那為何明明具有加92号油的能力,官方卻要推薦加95号汽油呢?這是因為标号更高的汽油可以帶來動力和油耗的雙重提升。而之是以高标号汽油能省油,是因為抗爆性更好的95号汽油可以讓發動機的點火提前角更靠前。

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為了避免一些朋友對“點火提前角”不了解,我們先來簡單科普一下。衆所周知,發動機每次工作循環需要經曆進氣、壓縮、做功、排氣這4個沖程。而火花塞點燃油氣混合物的動作,通常都是在壓縮沖程末期、且活塞并未完全到達壓縮上止點的時候進行的,而非等到活塞完全達到壓縮上止點後才進行點火。之是以要提前點火,是因為汽油從點火到燃燒的過程需要2毫秒的時間,這也就意味着油氣混合物在火花塞點燃2毫秒的時間之後,才能實作完全燃燒。那為了能讓活塞在達到上止點的一瞬間就擁有向下的推力,是以火花塞的點火時間就需要提前2毫秒。而從火花塞點火時刻到活塞達到壓縮上止點這段時間内曲軸轉過的角度,就是發動機的“點火提前角”。

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事實上,這種小幅增加點火提前角,使油氣混合物剛好能在活塞運作到上止點時實作燃燒的點火方式,并非是動力最強的點火方式。因為如果能繼續加大點火提前角,使油氣混合物在活塞還沒有運作至壓縮上止點前就被點燃,那等活塞運作到上止點時,缸内就會有更多的油氣混合物已經處于點燃狀态了,如此一來,當發動機進入做功沖程後,活塞就會向下具備更大的扭矩了。并且由于這隻是點火政策的調整,并不用通過多噴油的方式實作,是以這種在相同油耗下實作的更強動力釋放,相當于變相達到了降低油耗的效果。但要注意的是,如果加大發動機點火提前角造成的缸内溫度、壓力上升範圍超過了加注汽油的辛烷值抗爆能力,那缸内就會出現惱人的爆震問題。

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發動機ECU

好在,如今的發動機設計已經非常完善,當ECU監測到發動機出現輕微爆震的問題後,就會立即下達“将點火提前角推遲3°”的指令。而随着點火提前角的推遲,發動機的燃燒溫度以及缸内壓力也會随之下降。如果此時爆震消失,那發動機就會維持目前的點火提前角運轉,但如果爆震還在繼續,那ECU就會下達繼續推遲點火提前角的指令,直至爆震徹底消失。不過相應的,發動機也會從增大點火提前角的扭矩增加、油耗下降狀态,轉為減小點火提前角後的扭矩下降,油耗升高狀态。

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看到這,大家應該已經能想明白為什麼豪華品牌發動機在具備使用92号汽油的能力下,還建議車主加注95号汽油了吧?其實就是因為抗爆性更好的95/98号汽油可以使點火角盡量提前,進而實作更強勁的動力輸出,并且在輸出強勁動力的同時,油耗還不會顯得那麼高。畢竟對于那些買得起豪華品牌的車主而言,高标号汽油帶來的些許成本提升,相比起與普通品牌車主吹噓自己寶馬3系和你的買菜車一樣省油時的自豪感來說簡直不值一提!

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可對于購買經濟型車的消費者而言,一台車是否能加92号油可能就會直接影響到購車時的車型決策了,畢竟95比92每升油貴出的5、6毛錢,就會導緻每1萬公裡多花4、500元,無論是實際成本負擔,還是因為成本差異造成的心理不平衡,都會引發經濟型車消費群體對适配92号汽油車型的購車偏好。

為什麼10多萬的買菜車,也要加95号汽油?
為什麼10多萬的買菜車,也要加95号汽油?

是以為了迎合不同的消費群體,當同一款發動機搭載在不同定位的車型上時,廠家也會針對發動機的燃油适配做出差異化對待。像是吉利的1.5T三缸發動機,在領克02上适配的就是95号汽油,而在吉利缤越上适配的則為92号汽油。當然,這也直接導緻了二者在動力上的差異。其中領克02的最大功率為180馬力、峰值扭矩為265N·m,而吉利缤越的最大功率則被降至了177馬力,峰值扭矩也降到了255N·m。這也印證了我們上面所講的,加抗爆性更好的95号油确實可以獲得動力性的提升。

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除了動力上的差别外,高标号燃油帶來的油耗優勢也顯而易見。咱們還是以吉利這套1.5T+7DCT動力為例,搭載這套動力的吉利缤越,在1357kg的整備品質下,做出的NEDC油耗為6.3L/100km。而搭載相同動力組合,并且動力參數更強的領克02,在車重增加了178kg,整備品質達1535kg 的情況下,百公裡NEDC油耗相比吉利缤越僅僅高了0.1L。要知道,通常情況下車重每輕1%,油耗大約能下降0.7%,那經過計算,比領克02輕12%的吉利缤越,理論油耗應該比領克02低8%才對,但實際上吉利缤越的油耗僅比領克02少了1.6%。由此可見,适配高标号汽油确實能降低車輛的汽油消耗量。同理,為了給經濟型車适配92号汽油,也确實會犧牲一定的燃油經濟性。

為什麼10多萬的買菜車,也要加95号汽油?

最後我們再說回大衆的EA211 1.4T發動機,上面我們已經了解了,這台誕生11年的老機器,如今即使加95号汽油,其150馬力的最大功率,以及250N·m的峰值扭矩都已經被那些加92号汽油的新發動機甩出幾條街了。那如果大衆硬是為了迎合經濟型車消費群體的92号汽油需求,最終又會導緻什麼結果呢?

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多噴油加濃

首先可以想象的是,由于92号汽油抗高溫性能的下降,是以為了避免産生爆震,這台發動機的點火提前角勢必會被推遲,進而導緻本就拉胯的動力變得更加拉胯。其次,無論是自吸發動機還是渦輪發動機,它們為了緩解發動機在急加速這種高負載工況下的溫度升高問題,是以都會使用一種通過多噴油的“加濃”降溫方式,其原理十分簡單,一旦ECU檢測到發動機處于高負載工況,ECU就會下達多噴油的指令,來利用汽油的霧化為缸内降溫,進而避免發動機産生爆震。

那如果将這台EA211發動機的适配汽油換成92号的話,由于低辛烷值更易自燃的特性,是以發動機就需要額外噴更多的汽油,來首先避免92号油在高溫下因為自燃導緻缸内爆震,然後才能利用這部分多噴的汽油為缸内進行降溫。但這樣一來,更多的噴油量就會導緻油耗不可避免的出現上升。是以綜合來看,要想使這台老舊的大衆1.4T适配92号汽油,就得通過推遲點火,以及多噴油的軟體标定來實作,但這便會引發動力和油耗的雙雙變差,對于精明的大衆來說肯定是不能接受的。

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看到這肯定就會有朋友問了,如果我的車原廠隻要求加92号汽油,但日常我都加95号汽油,那能達到上面所說的動力提升、油耗降低效果嗎?其實這個問題的答案取決于廠家在推薦用92号汽油後,還有沒有針對95号汽油進行軟體層面的标定。如果标定了,那肯定是有效果的。可如果沒标定的話,那加95号汽油的動力、油耗優勢就很難展現出來了。但可以肯定的是,如果你的車原廠采用了95号油的标定,可你卻為車輛加注了92号汽油,那車輛的油耗和動力肯定都是會變差的。

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通過本文的講解,相信大家對汽油标号與發動機先程序度、标定政策之間的關系已經有了全面且透徹的了解。像是豪華品牌發動機使用95号油,并非是因為發動機金貴,而是為了讓他們的消費者體驗到更好的動力以及油耗表現。而最近很多馬力很大的經濟型車隻要求加92号油,也并非是因為他們的發動機很糙,反而是因為這些新發動機通過采用高滾流、掃氣、水冷EGR等先進技術,降低了對于汽油辛烷值的需求。至于那些售價十幾萬,卻要求加95号油,并且動力還沒對手加92号油強的,大家也千萬别被它們洗腦式的宣傳手法所蠱惑,相信自己的判斷,看見垃圾,就認定他是垃圾就好。

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