「不談性能·只講油耗」渦輪增壓汽車真的省油嗎?
內容概述:
- 馬力功率扭矩轉速概念與關係
- 相同轉速輸出馬力差值計算
- 渦輪增壓實際油耗差異原因
【TURBO·廢氣渦輪增壓技術】普及的初衷是什麼?其實並不是一般理解的提升性能,而是為了在節油減排的過程中,不讓汽車的性能的變得太差;説白了就是為了節油,但是2020年仍然有很多人不認同這種説法,而是偏執的認為自然吸氣(NA)可以節油,然而在推重比與駕駛風格相同的前提下,NA機型是不可能做到油耗更低的。
解析基礎·知識
國內使用的馬力單位為「公制馬力」,標準為1PS=75kg-1m·s驅動力(每米每秒)。在重量不變的前提下馬力越大物體移動速度越快,反之在馬力降低或提高,但物體質量不變的前提下,移動效率也會變化。
- 1PS/75kg=1m·1s
- 1PS/37.5kg=2m·1s
- 1PS/150kg=0.5m·1s
- 2PS/75kg=2m·1s
- 2PS/150kg=1m·1s
通過這組數據應當可以理解馬力的概念了,但是馬力本身並不是“某種能量”單次轉化出的動能(做功),而是在限定時間內,通過發動機多次做功產生的機械能的總和的概念,可以理解嗎?
(功率×1.36=馬力)
重點:馬力=N·m×rpm÷9549×1.36。公式中的常數和倍率並不會變化,只有扭矩與轉速是相乘的關係,乘法説明的是兩者有一項能夠達到高數值,相乘得出的結果(馬力)就可以足夠大。
而之所以説馬力是限定時間內發動機做功能量的總和,原因是基於「轉速」概念的結論;轉速指內燃機曲軸每分鐘運轉的次數,3000rpm就是一分鐘轉3000次,每秒鐘轉50圈!四衝程發動機的曲軸每轉兩圈做功一次,每次做功都需要消耗燃油才能轉化出扭矩——做功是為了轉化扭矩。
那麼是不是做功的頻率越高,消耗燃油的次數就會越高;高轉速等於高頻率做功,所以發動機以高轉速運行就會費油,反之想要節油就要低轉速行駛,但是NA機型的低轉速動力體驗會很差哦。
相同轉速·油耗差異
對比機型:
- 2.0NA
- 2.0T
渦輪增壓為什麼被普遍認定為“可能費油”?大部分汽車用户只是知其然而不知其所以,內燃機的噴油量會按照14.7:1的固定空氣燃料比計算,也就是發動機吸入多少空氣,就要按照這一比例計算噴油量。
自然吸氣發動機是依靠活塞運轉產生的負壓,以及排氣衝程尾氣的負壓吸入空氣;轉速低則活塞往復運轉的效率(速度)低,產生的負壓吸力就肯定沒有高轉速時大,吸入的空氣量顯然是會小一些的,結果則是噴油量也會降低。
説白了就是發動機的標準排量雖然是2.0L,但是NA機型因為中低轉速區間的吸氣能力差,結果吸入的空氣「<2.0L」,平均從1000-4000rpm會以1.0-1.999L排量標準遞增。從這個角度分析自然吸氣發動機確實會更加省油,因為渦輪增壓技術提升了進氣能力。
運行的內燃機以高壓排氣驅動渦輪,渦輪帶動進氣管路中的葉輪高速運轉;這就等於把吸氣的能力給放大了,同時還會將空氣的體積進行壓縮以提升氧濃度。結果則是大部分增壓機都會在1500rpm左右達到「標準排量進氣」,噴油量從該轉速節點開始到4000rpm左右,會始終維持最大進氣量與噴油量,那麼相同轉速區間的耗油量顯然就會高一些了,然而在實際應用中卻能夠更加節油,因為要計算【馬力·轉速】關係。
實際標準對比:挑出優秀機型,以100PS馬力的行車需求標準計算。
- 2.0L-最大扭矩200N·m,實現100馬力大約需要3900轉
- 2.0T-最大扭矩400N·m,實現100馬力只需要1755.33轉
不能否認自然吸氣動力的汽車,在中低轉速區間的噴油量低於排量標準,這是能夠省油的;但是在相同的馬力需求中,同樣會因為中低轉速噴油量低(可燃物基數小),燃燒轉化出的扭矩太低,想要提升馬力只能依靠拉昇轉速,這就是最大的缺點了。
比如這台2.0T發動機以「100PS·7.5噸」驅動運轉只需要不足1800轉,即使按照標準排量空燃比噴油也不會有多高的耗油量;而2.0NA雖然在3900轉時可能還是1.9L的噴油量標準,但是每分鐘要多噴油(3900-1755.33)÷2=1072.335次,用這個數據乘以1.9L-14.7:1的空燃比計算,這台自然吸氣發動機的油耗會達到什麼水平呢?
總結:渦輪增壓技術會造成中低轉速區間按照標準排量噴油,理論上油耗會升高;但同時也通過富氧燃燒的技術,實現以高濃度氧氣催化標準排量的燃油,使其轉化為倍數級超越NA發動機的扭矩。
扭矩大則可以以低轉速實現大馬力,行車時需要的馬力總不會很大,所以增壓機就能夠以足夠大的額轉速差值實現油耗的大幅降低。
至於很多相同排量的增壓動力汽車油耗實際會更高或與NA持平,原因有整備質量更大(車身用料紮實·但影響推重比)的因素;不過主要還是這種機器雖然能節油,但實際也大幅提升了性能,也就是車輛具備了駕駛樂趣。
用户在使用過程中忘記NA的保守而適應了TURBO的激進,養成的駕駛習慣存在頻繁急加速(拉昇轉速)的問題,這才是造成油耗實際不算低的核心因素,然而在對比測試中毫無疑問油耗會更低。