進藏選車問題解析:渦輪增壓與自然吸氣哪種有優勢?
對於早些年自駕滇藏的司機而言,似乎普遍認為自然吸氣汽車更適合高原通勤;因為在高原上有很多的大排量越野車,用户的普遍的選擇應當是對的吧。
然而如果仔細觀察這些車子的話,其實會發現很多曾經定位高端的越野車,其實都是以二手汽車居多;實際為此類車輛在汽車保有量較大的區域沒有市場,最終只能以低廉的價格銷往這些相對偏一些的區域。
也就是説這些車其實是以絕對的價格優勢才能增加保有量,只是在保有量越來越多之後,逐漸形成了一種“可能挺不錯”的錯覺;進而忘記曾經購入這些車輛的初衷,而從動力體驗層面來分析的話,不論理論計算還是實際感受都是渦輪增壓更有優勢,混合動力的優勢會更加突出。
決定渦輪增壓在高原通勤有優勢的核心因素——扭矩!
扭矩×轉速÷9594×1.36=公制馬力。
量產汽車的轉速是不會變的,設計為最高7000rpm則永遠都是這個標準;而量產汽車又基本都在這個範圍內,所以轉速不是決定馬力大小的核心因素。轉速與扭矩是相乘的關係,那麼決定馬力強弱的就是扭矩!決定扭矩大小的因素有兩點。
- 排量
- 進氣方式
排量指內燃機進氣或排氣的流體體積總和,説白了就是吸氣量的大小多少;2.0L-L4為每個氣缸吸入0.5L的空氣,噴油量按照理論值的14.7:1的空氣燃料比計算。那麼排量越大則每個氣缸做功時吸入的空氣量就會越多,比如2.5L-L4則為(2.5÷4=0.625L),進氣量的增加會連帶噴油量的增加,燃燒轉化出的扭矩就會更大。
重點:空氣中的氧氣是燃油的催化氣體,燃燒的本質是燃油的氧化反應;內燃機由於做功時間太短,即使在熱車狀態下也無法做到充分燃燒。也就是説很多的燃油實際都是被浪費的,想要減少浪費——提高燃油燃燒的充分性,或者説提高燃燒產生的熱能(扭矩),需要的就是提高燃燒的速度。
提高燃燒速度的基礎是提高吸入空氣的氧濃度,自然吸氣發動機吸入的是常壓空氣;空氣會隨着海拔的升高而逐漸降低,標準不再贅述,咱們來看一組圖片。
圖1:海拔與氧濃度的比例
圖2:低海拔和高海拔分子間隙的概念
圖3:渦輪增壓壓縮空氣的概念
渦輪增壓器的本質是“空氣壓縮機”,是通過內燃機運行中產生的高壓排氣氣流,驅動渦輪運轉並帶動進氣道內的壓氣機渦輪轉動;高速轉速的渦輪會把大團的空氣壓縮成小團,但體積縮小並沒有減少空氣中的分子數量。壓縮的只是分子的間隙,擠壓變小會增加空氣中氧分子的密度。
其實就是壓縮空氣的氧濃度升高了,氧氣變多則燃燒速度加快,等量的燃油則能夠轉化出更多的熱能;結果當然是扭矩會大幅提升,扭矩的大小決定馬力的強弱——在高原上行車時不論渦輪增壓和自然吸氣發動機都會因氧濃度減少而造成扭矩的下降,然而400N·m下降到300N·m,200N·m下降到150N·m——哪個動力體驗好呢?
扭矩的大小是判斷哪種發動機更適合高原的唯一因素!
扭矩可以直接理解為“動力”,高原行車更需要強勁的動力;那麼在都會因海拔提升而造成扭矩下降的前提下,扭矩基數越大難道體驗不會更好嗎?答案顯然是肯定的。所以需要了解的就是相同排量的扭矩與功率的差異,功率×1.36=馬力。
- 1.5L 80kw/145N·m,1.5T 125kw/275N·m
- 2.0L 100kw/200N·m,2.0T 170kw/375N·m
- 3.0L 150kw/320N·m,3.0T 250kw/490N·m
這是三個常見排量的自然吸氣和渦輪增壓機的動力平均差值,而且渦輪增壓機總能夠在平均1500-4000rpm區間維持最大扭矩;但是自然吸氣發動機卻只能在平均4000轉的某一個節點達到最大扭矩,在此之前和之後的轉速範圍內的扭矩都會大幅下降,所以很顯然是渦輪增壓機更適合高原和其他所有路段。
電機在高原不會有動力的下降!原因很簡單,電機轉化動力依靠的是電流。電池組將電流輸入到電機的繞組形成電磁場,電磁場與永磁體的磁極互斥即可驅動轉子運轉;這個過程中不需要氧氣的介入,即使在真空環境中也能夠運轉。
所以電機是最適合高海拔區域的汽車使用的發動機,電動汽車和使用大功率電機的插電混動汽車,在高原上幾乎是無敵的存在哦。