想要「低油耗&高性能」相對並存:渦輪增壓一定比自然吸氣更理想

內容概述:≤4000rpm動力基數差異,養護成本的真實標準。相信絕大多數汽車用户在代步駕車時都不會頻繁拉高轉速,作為駕駛風格相對激進的用户,平均轉速應該也不超過3500rpm。也就是説「≤4000rpm」是正常的代步轉速範圍,那麼在這一範圍內自然吸氣動力汽車(下文簡稱NA)的體驗就會很差,即使排量範圍在2.5~3.0L區間也不例外。

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【自然吸氣】指內燃式熱機以活塞往復運動產生的負壓吸力,通過進氣口吸入“常壓標準”的空氣。所謂常壓指標準海拔的大氣壓,以0海拔為參考:空氣氧濃度為20.94%。

氧氣是燃油的催化氣體,燃燒的本質是碳氫化合物的氧化還原反應;固定量的燃油與不同量的氧氣,在相同的時間內反應的程度*(強度)是有差異的。説白了就是氧濃度越低燃燒強度越弱,轉化出的機械能·扭矩的數值也會小一些。NA機型的吸入空氣氧濃度不變,提升馬力則只有一種方式。

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拉昇轉速是唯一的方式,因為(扭矩×轉速÷9549×1.36=馬力)。反應強度不變是前提,想要增大扭矩只有增加進氣量有噴油量,説白了就是以燃燒更多燃油為代價產生更多機械能,在直白一些的描述則為:油升動力,因為發動機轉速越好噴油量越大。

自然吸氣發動機提升扭矩的基礎是高油耗,因為最大扭矩往往要到4500轉左右才能達到峯值;以2.5L-NA發動機為例,其1000~4000rpm區間扭矩是線性增長,很多機器超過3000rpm後才能有200N·m以上的轉速,超過4000rpm也才有個250N·m左右的標準,這會嚴重降低動力體驗並升高油耗。

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渦輪增壓技術特點:峯值扭矩持續輸出且基數非常大。用≥2.0T的發動機對比「2.5L·NA」有些不太合適,原因為1.5T的發動機也能夠超越這些自吸中大排量的機器。雖然排量越小的發動機噴油量越低,但是增壓器會將大量的空氣壓縮到很小的體積,分子間隙的變小但體積不變,這就等於單位體積內的分子數量增加了;其中自然會有氧分子數量的增加,氧濃度提升則少量燃油即可爆發出足夠大的能量。

圖1:普通1.5T發動機動力曲線

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圖2:增壓後不同比例氧濃度的火焰温度,温度越高説明反應強度越大。(扭矩越大)

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普通1.5T發動機也有270N·m左右的強勁動力,並且增壓器的渦輪在發動機轉速平均達到1500rpm左右後,其轉速就能穩定維持為最高標準並持續到4000rpm左右。也就是説最大扭矩可以在很大的範圍內保持峯值不變,不像自吸發動機要緩慢的上升。

那麼這種機器的中低轉速輸出馬力必然會更高,比如2500轉時「1.5T-270N·m=96PS」,而相同轉速的大排量高油耗「2.5L≤180N·m≈64PS」;排量更大則油耗更大,相同轉速標準的耗油量也要誇張一些,然而這台大排量自吸發動機相同轉速比1.5T還要低了32馬力,動力體驗會如何呢?動力體驗差就只能拉高轉速壓榨動力,油耗自然更加不可控。

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總結:自然吸氣發動機適合的是駕駛風格非常保守的汽車用户,但凡追求一些駕駛樂趣則油耗必然高,且在高油耗的基礎上仍然沒有理想的駕駛樂趣。

渦輪增壓發動機利用壓縮空氣增氧的方式提升性能,只要代步轉速區間的扭矩足夠大,則正常代步就不會養成拉高轉的習慣。所以渦輪增壓機是肯定節油的,除非初期駕駛這類車輛時難以控制“激動的心情”(頻繁拉高轉體驗性能)。

(渦輪增壓技術已經足夠成熟,增壓器的使用壽命基本與發動機總成相同;所以維修保養成本並不高,使用全合成機油雖然貴一些但只需要一萬公里保養一次,實際費用同樣低)

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編輯:天和Auto-汽車科學島

責編:天和MCN

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