吃得少，走得远…难道最先进的汽油车也不如柴油省钱？

上一回我们聊了柴油车在国内为何不流行的原因，今天我们接着聊更多关于柴油机的有趣知识。不知道大家想过没，一台2.0T排量的柴油机，动力表现不输于一台3.0排量的V6汽油机，而油耗却只相当于一台1.0排量的微面发动机……这听起来很魔幻，甚至有点天方夜谭。

根据网上的“主流说法”汽油机的热效率通常在35%左右，而柴油机热效率可以达到45%左右，因为热效率更高，所以省油。这说法对么？——如今最新的汽油机在采用阿特金森/米勒循环之后，热效率极限能做到40%，然而柴油机却已经做到50%了。

因此柴油机热效率永远高于汽油机，这说法并没毛病！然而柴油机热效率为啥就高于汽油机呢？网上很少有文章说清说透的。今天我们就硬核的来解释柴油机为啥更省油这件事儿！我将会从柴油机、汽油机不同的“空燃比控制原理”和“不同的燃烧过程”两部分来讲述。

汽油理论空燃比14.75

柴油理论空燃比14.3

首先复习“空燃比”这个基本常识。1克重量的标准汽油自由燃烧直到汽油全部烧完，需要消耗的空气量约为14.75克——也就是说每燃烧1克重量的汽油，它就要消耗掉14.75克的空气。这就是“理论空燃比”。通常汽车工业上把数字简化为14.7或者14.8。

而换成标准柴油，情况也基本类似：实验室里测得的柴油理论空燃比是14.3（也就是说每燃烧1克重量的柴油，它就要消耗掉14.3克的空气）。——记住了汽油和柴油的“理论空燃比”数据之后，我们就可以开展对比了！

汽油机：恒定空燃比原理

典型“量调节”原理

首先是汽油机：为了保证汽油能充分燃烧，现代化汽油机的基本原理都是基于“恒定空燃比”原理。也就是说电脑会尽一切可能，尽量让发动机工作时，空燃比稳定在14.75附近。具体原理是：用空气流量传感器测定发动机的进气量，就能够计算出“需要喷射多少汽油”了。

而汽油机的具体控制方式叫做“量调节”原理：当我们踩油门的时候，节气门就开的更大一些（把节气门理解成“家里的窗户”，窗户开的越大，吹进家里的风也就越大），发动机进气量也就越大，电脑检测到进气量信号后，会自动“多喷油”，强行维持14.75的空燃比。

柴油机：变空燃比原理

典型“质调节”原理

而柴油机的基本原理和汽油机完全不同！柴油机是基于“变空燃比”原理的。变化范围在80：1到18：1之间！——可以看到柴油机工作时全范围都处于“空气严重过量”的状态。这是因为柴油的燃烧速度很慢，如果工作在14.3的理论空燃比，那黑烟滚滚煞是好看！所以需要过量空气来确保柴油的完全燃烧。

此外，柴油机的具体控制方式叫做“质调节”原理：当我们踩油门的时候，其实是直接控制喷油量的（柴油机进气是自由进气）。喷油量变化，空燃比当然也就变化了！

汽油气化快，采用点燃原理

柴油无法气化，只能压燃

因此柴油机需要更高压缩比

导致汽油机和柴油机本质原理不同的原因，是汽油和柴油这2种燃料本身的物理特性差异。汽油蒸发速度快，很容易形成汽油蒸汽。一碗汽油不到1天就全蒸发完了，而柴油是很难蒸发的，一碗柴油放1个星期后还是一碗。

正是因为汽油蒸发气化的快，所以只要把汽油喷射成细小颗粒，它就能瞬间全部变成气态，然后和空气混合到一起，火花塞的火星一点它就炸！——而柴油蒸发的很慢，油喷射成细小颗粒后，依然是“液滴”状态，所以靠火花塞根本点不燃。——只能依靠气缸内高温强行引燃！

因此汽油机的点火方式是“电火花点燃”；而柴油机是“活塞压燃”。这也导致了汽油机和柴油机不同的压缩比特征。汽油机压缩比一般不超过11（马自达创驰蓝天那个原理比较特殊，不在讨论范围），因为过高的压缩比会导致“爆震”发生（火花塞没点火之前，气缸里的汽油不受控的自燃现象）

而柴油机为了让气缸温度达到柴油引燃的程度，就需要极高的压缩比。因为压缩比越高，气缸里的空气被挤压的越狠，温度就能越高。要达到柴油的自燃温度（380度以上）至少需要14以上的压缩比。因此柴油机压缩比通常都在16~22范围。高压缩比是导致柴油机比汽油机省油的一个重要原因。

汽油的燃烧方式：爆燃

“定容燃烧”是汽油机本质原理

除此之外，汽油机和柴油机截然不同的燃烧过程也注定了它们的效率不同。上面我们说过，汽油很容易蒸发、气化，然后和空气混合到一起。所以汽油的燃烧，实质上是“汽油蒸汽在燃烧”，而并不是“液态汽油燃烧”。正是因为如此，汽油的燃烧速度极快！火花塞点火之后的数毫秒之内就已经烧完了。

所以汽油机点火之后，气缸里的汽油蒸汽，燃烧过程基本就是“一瞬间”就结束（我们称之为“爆燃”）。瞬间的“爆燃”导致气缸里产生很强烈的压力波，导致活塞表面压力瞬间升高，于是活塞被推动……因为“爆燃”过程仅仅几个毫秒，从开始到“爆燃”结束，活塞位置几乎就没移动几毫米，所以汽油机的这种“爆燃”工作方式也被叫做“定容燃烧”（整个燃烧过程，气缸容积变化不大）。

柴油的燃烧方式：缓燃

“定压燃烧”是柴油机本质原理

反观柴油机，柴油液滴的燃烧速度本身就很慢、过程很柔和，因此柴油在气缸里被点燃之后，一边燃烧，一边产生二氧化碳，一边推动活塞下行。可以说活塞整个下行过程中都受到恒定不变的推力。所以柴油机的这种工作方式也被叫做“定压燃烧”（做功行程，缸压几乎不变）。

根据工程热力学原理，“定压燃烧”的效率明显高于“定容燃烧”，这就是导致柴油机油耗比汽油机更低的第二个关键原因。吃得少，干的多这就是柴油机！也许随着新能源的普及，国六B柴油机将会是“末代柴油机”，柴油车用一台少一台了！珍惜吧！