汽车知识|想要「低油耗&高性能」相对并存:涡轮增压一定比自然吸气更理想


内容概述:≤4000rpm动力基数差异 , 养护成本的真实标准 。 相信绝大多数汽车用户在代步驾车时都不会频繁拉高转速 , 作为驾驶风格相对激进的用户 , 平均转速应该也不超过3500rpm 。 也就是说「≤4000rpm」是正常的代步转速范围 , 那么在这一范围内自然吸气动力汽车(下文简称NA)的体验就会很差 , 即使排量范围在2.5~3.0L区间也不例外 。
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【自然吸气】指内燃式热机以活塞往复运动产生的负压吸力 , 通过进气口吸入“常压标准”的空气 。 所谓常压指标准海拔的大气压 , 以0海拔为参考:空气氧浓度为20.94% 。
氧气是燃油的催化气体 , 燃烧的本质是碳氢化合物的氧化还原反应;固定量的燃油与不同量的氧气 , 在相同的时间内反应的程度*(强度)是有差异的 。 说白了就是氧浓度越低燃烧强度越弱 , 转化出的机械能·扭矩的数值也会小一些 。 NA机型的吸入空气氧浓度不变 , 提升马力则只有一种方式 。
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拉升转速是唯一的方式 , 因为(扭矩×转速÷9549×1.36=马力) 。 反应强度不变是前提 , 想要增大扭矩只有增加进气量有喷油量 , 说白了就是以燃烧更多燃油为代价产生更多机械能 , 在直白一些的描述则为:油升动力 , 因为发动机转速越好喷油量越大 。
自然吸气发动机提升扭矩的基础是高油耗 , 因为最大扭矩往往要到4500转左右才能达到峰值;以2.5L-NA发动机为例 , 其1000~4000rpm区间扭矩是线性增长 , 很多机器超过3000rpm后才能有200N·m以上的转速 , 超过4000rpm也才有个250N·m左右的标准 , 这会严重降低动力体验并升高油耗 。
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涡轮增压技术特点:峰值扭矩持续输出且基数非常大 。 用≥2.0T的发动机对比「2.5L·NA」有些不太合适 , 原因为1.5T的发动机也能够超越这些自吸中大排量的机器 。 虽然排量越小的发动机喷油量越低 , 但是增压器会将大量的空气压缩到很小的体积 , 分子间隙的变小但体积不变 , 这就等于单位体积内的分子数量增加了;其中自然会有氧分子数量的增加 , 氧浓度提升则少量燃油即可爆发出足够大的能量 。
图1:普通1.5T发动机动力曲线
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图2:增压后不同比例氧浓度的火焰温度 , 温度越高说明反应强度越大 。 (扭矩越大)
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普通1.5T发动机也有270N·m左右的强劲动力 , 并且增压器的涡轮在发动机转速平均达到1500rpm左右后 , 其转速就能稳定维持为最高标准并持续到4000rpm左右 。 也就是说最大扭矩可以在很大的范围内保持峰值不变 , 不像自吸发动机要缓慢的上升 。
那么这种机器的中低转速输出马力必然会更高 , 比如2500转时「1.5T-270N·m=96PS」 , 而相同转速的大排量高油耗「2.5L≤180N·m≈64PS」;排量更大则油耗更大 , 相同转速标准的耗油量也要夸张一些 , 然而这台大排量自吸发动机相同转速比1.5T还要低了32马力 , 动力体验会如何呢?动力体验差就只能拉高转速压榨动力 , 油耗自然更加不可控 。
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总结:自然吸气发动机适合的是驾驶风格非常保守的汽车用户 , 但凡追求一些驾驶乐趣则油耗必然高 , 且在高油耗的基础上仍然没有理想的驾驶乐趣 。


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