Saturday, November 7, 2009

Carnot Cycle vs. Otto Cycle vs. Diesel Cycle

在美國生活沒有汽車就等於沒有腳,每天都要花幾個小時在車上,長時間的相處下來你難免會對汽車引擎產生好奇.各位有想過為什麼汽車不用蒸氣機引擎?答案很簡單!蒸氣機(Carnot Cycle)(又叫外燃機)效率正比於高低溫熱儲之間的溫差,內燃機(Otto Cycle)效率正比於汽缸體積壓縮比,壓縮比越高則引擎馬力越大,但也會因為壓縮度太高導致燃氣提前自燃而產生震爆,而汽油的異辛烷值越高越能承受引擎活塞的高壓縮比而不至提前自燃產生震爆傷害汽缸壁和活塞,但製造高辛烷值的汽油成本也較高,92汽油意指其抗震爆指數相當於92%的異辛烷加8%的正庚烷的混合比率.....
Shu: 嗯~所以壓縮比高的車子適合98汽油(亦即馬力大的車子適合用98?)~壓縮比除了與馬力有關外...對扭力是否也有關聯呢?
AlexTWC: 確實如此!柴油引擎(Diesel Cycle)的空氣壓縮比是氣油引擎的兩倍,由於壓縮比太高導致被壓縮的空氣溫度可以直接點燃注入的油料而不須火星塞點火,所以柴油引擎可以燒沸點更高更低級別的油料,馬力輸出也更大,但引擎體積也更大(汽缸壁更厚),噪音也更高.不管汽油柴油均屬內燃機引擎,都有高溫燒灼後廢氣排放的空氣污染(硫化物和硝化物)問題,所以現在市售的汽車事實上為了環保都調降壓縮比,所以即使用低異辛烷值的汽油也不會震爆,這是犧牲馬力換來的,所以才有些追求馬力的玩家私自改裝車增加壓縮比.至於扭力是和變速箱齒輪比有關,齒輪比越大當然扭力越大(跟騎變速腳踏車原理一樣),但也更費力來推動齒輪,所以當然更需要能夠瞬間輸出的大馬力來推動齒輪.電動馬達沒空污問題,卻有馬力不夠大的問題!
Shu: 嗯嗯~這樣我懂了~之前看車子的介紹講到當轉速達到幾千轉時能產生最大的扭力~一直不怎麼了解其中奧妙~聽你這麼說我猜想~是否目前台灣所售多為自動排檔車款~表示當我們踩油門瞬間轉到幾千轉(或超過)時自動排檔將不會一檔一檔順序切換~會直接跳到最大齒輪之檔位來產生最高扭力呢?
AlexTWC: 當變速箱的大齒輪轉1圈,中齒輪需同步轉3圈,而小齒輪則可同步轉8圈,請問哪一個扭力大?當然是小齒輪!可是也更費力才能轉動大齒輪來帶動小齒輪!所以最大扭力輸出講的是一個門檻值,只要引擎轉速過了那個門檻就足以推動最大齒輪比.而每一台車變速箱齒輪比設計都不同,有的車只要2800RPM就有最大扭力輸出,而有的車需要到5400RPM才有最大扭力輸出,這是因為和變速箱連接的傳動軸掛重所致,相同的齒輪比,通常車子比較輕的在低轉速就能有最大扭力輸出,日本車就是這樣!所以你如果內行,就知道不是日本車引擎技術比較好(低轉速就有高扭力),而是其鋼板薄!