提高燃油效率，这绝对是一个技术活

燃油效率其实算是老生常谈

不管放在哪都是重点话题

在平时开车

亦或是赛道驾驶

燃油效率的体现无处不在

而如何提高燃油效率

就成了一道问题

今天我们就来了解一下

如何才能提高燃油效率

Author / 酷乐汽车

比油耗

对于引擎本身来说，常用比油耗来表述燃油效率，既：g/kW·h。

过量空气

▼ 均匀喷油的情况▼

在Lambda<1.0的偏浓范围内，主要是因为：空气越多，燃油的利用（燃烧）就越充分。所以，比油耗随着Lambda的增加而减小。

在从Lambda=1.0到比油耗拐点的范围内，油气已能较为充分的燃烧完全，比油耗继续降低的主要原因是节气门附近的气流阻力在继续减小。

在拐点附近节气门开度最大且管路效率最高。

在拐点之后，随着Lambda的增加，比油耗也逐渐增加。这主要是因为在喷油明显偏稀的状态下，火焰锋面的传播速度会减慢，进而就需要将点火角提前一些。

而且在接近稀薄极限时，燃烧又变得不完全了，这也进一步增加了比油耗。

▼分层喷油的情况▼

从原理上说，分层喷油的引擎可以使用较大的Lambda。

因为其火花塞附近的局部Lambda在1.0附近，但远端的容积内有较大比例的新气和再循环废气，油并不浓，整体喷油偏稀。

点火角

一般来说，均匀喷油引擎的点火角对比油耗的影响较为敏感，最佳点火角是固定的，而且可用范围比较小。

分层喷油引擎最佳点火角的范围也不大，但可以和喷油时机配合好，在小范围内整体调整（合适浓度的混合气云正好位于火花塞处即可）。

三元催化需要在Lambda=1.0左右时才能较好的净化废气。

所以考虑到排放问题，一般不会采用Lambda>1.0较多的过稀喷油来提升燃油效率。点火角也会影响到排放问题，但比控制Lambda稍好一些。

于是，降低比油耗的任务就由点火角来完成了。

工程师需要通过调整点火角，在排放和油耗之间做出合理的平衡。在三元载体温度较低时，主要考虑排放问题，在三元载体温度升入正常范围后，可以适度提高Lambda。

其中三元载体的判断，主要由排温、前氧、后氧三个传感器的数据作为依据。

在测试油耗时，常用测功机（马力机）作为引擎输出的检测工具。将多个测试结果以点标记在图中，然后再连成线。

假设当前的动力需求（ECU根据油门踏板、负载、车速等因素确定）是30kW。30kW等功率线上所有的点都可以满足当前的功率需求。

▼油耗图▼

NA，2.3L，110kW@5400，220Nm@3700-4500rpm

以A、B两点为例：B点更接近高效率的中心区，比油耗也就更低。

此时，如果以燃油效率作为主要目标的话，可以选用B点附近的转速使用。在实际标定中，还要考虑变速箱的齿比设定和差速器等很多因素。

如果是CVT变速箱的话，这样的目标更容易实现一些。

对于普通玩家来说，判断一台车经济油耗车速、转速及档位的方式主要是自己观察不同车速、转速及档位下的瞬时油耗。

这样做最大的问题是负载变化和对自己观察到的数据的记录。所以，如果你真的很在乎油耗问题的话，找到图，将转速尽量控制在中心区附近，会很有效。

虽然在实际驾驶中负载依然不可控，但主机厂的台架数据总比自己在街上观察到的更接近真实情况。

分层喷油

分层喷油也可以叫分层燃烧，基于缸内直喷结构。其目的主要是为了进一步降低油耗。通过活塞顶、进气道、气门的形状、气流速度和喷油脉冲等方式，控制进、排气流的流径。

最终在火花塞附近制造出接近Lambda=1.0的混合气云，以利于点火。在其它位置上制造出较稀的喷油（Lambda<1.0）。整体来说，这一缸混合气的平均浓度较低，进而达到省油目的。

虽然更省油了，但分层喷油的方式对燃油品质和抗爆性的要求更高。在燃油不够好的情况下极易出现爆震等严重问题。

缸内燃烧

缸内气流在宏观上的流动速度远大于气体分子扩散的速度，所以缸内的气流基本上都属于湍流。我们知道，缸内气流和气体的密度分布对于进气、混合、排气这些过程有着非常重要的影响。

缸内燃烧散热的目的是保护发动机，其物理基础为，燃烧室内是传热性能较好而且比热容高的金属材料材料，如果不加以冷却，那么材料会不断升温，并最终导致机械性能退化失效，或在压缩冲程的时候由于炽热的表面直接引燃混合气。

但缸内气流流动情况和分布情况往往情况难以观察到，除了LDV等设备外，工程师们在设计时也常用建模计算的方式来评估出许多这方面的数据。

进气

进气过程中的气流非常复杂，在此仅说一些主要特征。

在气流经过气门口时会出现一些不稳定的剪切层，随后是小尺寸的环状涡，再之后是大尺寸的涡流。

从总体上来说，进入缸内后，涡流又会向下变形，并依缸壁的限制形成较为稳定的气流状态。在大尺寸的气流外围，还有一些小尺寸的回流、逆流等情况。这些情况对于进气、燃烧、排气等过程的影响也不宜简化掉。

压缩

在压缩过程中，进气口附近的剪切层基本消失，部分小尺寸的局部气流融合到大尺寸的主体气流中。

燃烧

温度的增加导致了气体粘度的增加以及导致了湍流衰减率的增加，此时油气的混合通常会更均匀一些。活塞顶形状和燃烧室形状在很大程度上影响着此时的气流状况。缸壁附近会出现边界层。

排放

在排放冲程中，随着活塞的上行，缸内会形成一个较大的中心涡和一些位于边缘区域的滚涡。

点火

常有人说火花塞能点火是因为电火花的热量引然了混合汽，这算说对了一半。

在初期局部气压较低时，混合汽被电离儿形成活化中心，并作为链式反应的基础。在局部气压增大后，电火花的温度才起到主要作用。

在点火初期的Break Down阶段，火花塞电极间的等离子体通道直径大约为40um左右，电压约10kv以上。

在通道建立后，电流通过通道时的损耗很低，附近的温度约为60000K，气压约为几十MPa。在很短的时间内，通道会扩大到2mm左右的直径，温度降为5000K左右，压力也随之降低，此时通道内的电流常可达到200-300A左右。

随后是Arc阶段。此时电压降为100V左右，电流也有所降低。电能主要由电极表层导出，负极的蒸发蚀损出现在此时。在这个阶段中，油汽的火焰开始形成了。再之后是Glow Discharge阶段。此时电流约为几百mA，负极上的电压降约为几百V，电极间气体温度约3000K。

点火过程中的大部分能量是在Glow Discharge阶段消耗掉的，大部分温度也是在Glow Discharge阶段降低的。

电极附近的气流速度影响着电弧的长度，也影响着所需消耗的电能。由于气流速度变化较大也会随着转速、增压等因素变化，所以在设计中，点火系统的设计也就是较为充分的。

锋面

火焰的燃烧不是瞬间完成的，是个火焰锋面从火花塞附近逐渐移至缸筒远段的过程。

在这个过程中，锋面前方是尚未燃烧的混合汽，锋面后方是经过了部分或全部燃烧过程的高温高压废气。锋面附近较大的温度梯度导致了锋面前后的局部气流和物质交换，正是这些交换促进了火焰的传播。

缸内火焰的锋面主要是在湍流区传播，锋面会有些弯曲褶皱，甚至是断裂，反应区的厚度较大。

如果锋面附近是非湍流状态的话，锋面会比较平滑，反应区的厚度较小。此时火焰锋面的传播速度较慢，不利于高转速下的短时长冲程。

在比赛中，对于燃油效率的利用与管理就十分重要，在1000KM或24小时的时间里车队会告诉你当前的燃油消耗情况。技师能看出几个队友在燃油消耗上的区别，但他们不会告诉你该如何提高。

为了降低燃油消耗，提高燃油效率，可以在技巧上进行突破，比如使用传统的右脚刹车、保持尽可能高的弯中最低速度、少用跟趾、晚加油、少刹车。如果你的燃油效率很低，可以试着以更高的速度滑进弯心。

如果后轮不抱死，就可以不用跟趾。现代车辆上的省油设置也可以节省燃油消耗，但动力会减弱。

More

今日日签