在汽車領(lǐng)域有一些常見的錯誤標(biāo)注方式,但因約定俗稱的習(xí)慣而被沿用至今,其中比較有代表性的是「L&T」的區(qū)別,這些字母是什么意思呢?
litre·升turbo·渦輪增壓以【2.0L】標(biāo)注的發(fā)動機(jī)參數(shù)應(yīng)當(dāng)理解為2.0升的內(nèi)燃式熱機(jī),但卻普遍被當(dāng)作自然吸氣發(fā)動機(jī);但是這種進(jìn)氣系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)應(yīng)當(dāng)用NA·normallyaspirated來標(biāo)注,準(zhǔn)確的釋義應(yīng)當(dāng)是“正常吸氣”,內(nèi)燃機(jī)正常吸氣方式是依靠活塞往復(fù)循環(huán),以及排氣沖程中進(jìn)氣門短暫的同時打開實(shí)現(xiàn)的負(fù)壓吸力,這種自然而然產(chǎn)生的結(jié)果則可定義為自然吸氣。
數(shù)字為排量概念,排量指所有氣缸吸入或排出空氣的體積總和;比如2.0L-NA發(fā)動機(jī)容量就是(0.5×4=2.0升),每組氣缸的最大容積為0.5升。這就是發(fā)動機(jī)最基礎(chǔ)的參數(shù)的含義,而區(qū)分NA&T則要深度解讀,這兩種進(jìn)氣方式的動力與耗油量標(biāo)準(zhǔn)完全不同哦。
NA的標(biāo)準(zhǔn)假設(shè)某臺2.0L-NA機(jī)型的動力儲備為:最大功率100kw,最大扭矩200N·m(平均正常標(biāo)準(zhǔn))。這臺機(jī)器在絕大多數(shù)的時間中,都無法按照標(biāo)準(zhǔn)排量進(jìn)氣與做功。
原因非常簡單,因?yàn)檫@種進(jìn)氣方式的基礎(chǔ)是活塞運(yùn)轉(zhuǎn)、排氣頻率與排氣壓力;內(nèi)燃機(jī)曲軸每分鐘運(yùn)轉(zhuǎn)的次數(shù)是所謂的「轉(zhuǎn)速」,曲軸轉(zhuǎn)速越快則活塞往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)速度與排氣壓力越大,也就是說只有高轉(zhuǎn)速時才能實(shí)現(xiàn)高效率的進(jìn)氣。不過這也是有閾值的,如果轉(zhuǎn)速太快則會大幅縮短進(jìn)氣的時間,進(jìn)氣量的減少會同步降低噴油量,這會帶來什么問題呢?
要知道NA機(jī)型的最大扭矩即使為200N·m,最大扭矩的特點(diǎn)也是“轉(zhuǎn)瞬即逝”;比如大部分自然吸氣發(fā)動機(jī)的扭矩峰值出現(xiàn)在4000rpm(轉(zhuǎn)速節(jié)點(diǎn)),那么在4000轉(zhuǎn)之前與之后,發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量都達(dá)不到0.5L的標(biāo)準(zhǔn),這樣的描述應(yīng)當(dāng)可以理解了吧。
重點(diǎn):汽車的油門控制的不是油路,而是進(jìn)氣系統(tǒng)中的節(jié)氣門;但控制進(jìn)氣量就能控制噴油量,因?yàn)閲娪土繒贓CU(行車電腦)的計算中,按照14.7:1的空氣燃料比精準(zhǔn)計算噴油量。
問題來了,NA機(jī)型在4000轉(zhuǎn)上下都不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)排量的進(jìn)氣量,噴油量當(dāng)然也達(dá)到排量標(biāo)準(zhǔn);結(jié)果則是在1000-4000rpm區(qū)間,空氣燃料混合燃燒后轉(zhuǎn)化的扭矩是遠(yuǎn)不到200N·m的,會低到什么程度可以參考下圖判斷。至于高轉(zhuǎn)速區(qū)間的扭矩下降則是通病,這是渦輪增壓機(jī)也避免不了的問題。
問題:噴油量是低于排量標(biāo)準(zhǔn),這會省油還是費(fèi)油呢?這個問題的答案需要在了解渦輪增壓技術(shù)特點(diǎn)后才會找到。
TURBO的標(biāo)準(zhǔn)渦輪增壓指的不是發(fā)動機(jī)的類型,而是基于自然吸氣發(fā)動機(jī)進(jìn)行的進(jìn)氣系統(tǒng)升級,說白了就是種特殊的進(jìn)氣系統(tǒng)。內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的基礎(chǔ)是燃燒燃油,燃燒之后是必然會產(chǎn)生廢氣的;這些氣體只有排出氣缸才能騰出空間,以做好再吸氣噴油與燃燒做功的動作。
對于普通自然吸氣發(fā)動機(jī)而言,排出的廢氣是直接被浪費(fèi)掉的;而渦輪增壓系統(tǒng)則是從排氣歧管引出一條管路,在管路中增加一組「空氣壓縮機(jī)」(渦輪增壓器),利用超高壓的排氣驅(qū)動壓縮機(jī)的渦輪高速運(yùn)轉(zhuǎn),與渦輪連接的還有一組在進(jìn)氣系統(tǒng)中的渦輪。
這個以每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的渦輪在進(jìn)氣系統(tǒng)中,首先實(shí)現(xiàn)了在自然吸氣之外,另外增加一路吸氣的力量;同時將吸入的空氣在渦輪區(qū)域進(jìn)行壓縮,也就是把大團(tuán)空氣壓縮到更小的體積,或者理解為把更多各類分子擠壓到小小的空間內(nèi)——渦輪就像是牧羊人,加壓的目的是把更多的氧分子趕到氣缸里。
圖1:增壓器的渦輪與葉輪的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
圖2:增壓器的靜態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
圖3:增壓器的動態(tài)運(yùn)行概念
圖4:增壓器位置的空氣從稀薄到壓縮變濃的過程
為什么要把空氣從稀薄壓縮到高濃度呢?原因在于燃燒的本質(zhì)概念。燃油燃燒的本質(zhì)是碳?xì)浠衔锱c氧氣的還原反應(yīng),產(chǎn)生的光能與熱能只是意外但很有價值的結(jié)果,因?yàn)闊崮芸梢酝苿踊钊\(yùn)轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)化為扭矩——創(chuàng)造扭矩的基礎(chǔ)則為燃燒的過程。
然而不論哪種內(nèi)燃機(jī)都做不到在短暫的做功沖程中,讓燃油100%的氧化反應(yīng),也就是不能全部轉(zhuǎn)化為動力,做功時總是要浪費(fèi)一部分的,所以尾氣中才會有碳?xì)浠衔铩?/p>
那么想要讓轉(zhuǎn)化出的扭矩足夠大,方式自然是在限定且相當(dāng)?shù)臅r間內(nèi),讓燃油以更快的速度實(shí)現(xiàn)「更充分的燃燒」。燃油燃燒速度的決定因素是“有多少氧氣助燃”,自然吸氣發(fā)動機(jī)吸入的空氣量本就有限,只有高轉(zhuǎn)速才能吸入與排量相同的空氣量;但是TURBO技術(shù)通過多出的一道吸力與壓縮空氣的能力,實(shí)現(xiàn)的結(jié)果是能夠在很大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)做到標(biāo)準(zhǔn)吸氣量,同時進(jìn)入的空氣還會被壓縮一道成為高氧濃度的空氣,所以燃燒的速度就會很快嘍。
參考機(jī)型:目前最優(yōu)秀的2.0T汽油增壓機(jī)可以達(dá)到200kw/400N·m,柴油發(fā)動機(jī)則可高達(dá)接近200kw并超越500N·m,目前國產(chǎn)最強(qiáng)的柴油2.0T有160kw/480N·m,在前一臺機(jī)器沒有量產(chǎn)之強(qiáng),可以說這臺機(jī)器是全球之最了。
同樣排量的汽油機(jī)實(shí)現(xiàn)了功率扭矩翻一倍,而且最大扭矩可以在1500-4000rpm區(qū)間維持最高標(biāo)準(zhǔn);似乎僅討論動力是肯定有決定領(lǐng)先優(yōu)勢的,因?yàn)?.0L·V8-NA發(fā)動機(jī)也不過是這個水平,但最大扭矩還是在4000轉(zhuǎn)左右才能達(dá)到峰值。眾所周知發(fā)動機(jī)輸出的馬力越大則加速能力越強(qiáng)且車速越快,而在轉(zhuǎn)速相同的前提下,扭矩越大馬力才會越大,但這種機(jī)器省油嗎?
問題解析:NA發(fā)動機(jī)的中低轉(zhuǎn)速不按照標(biāo)準(zhǔn)排量噴油,但是增壓機(jī)卻會按照2.0L的標(biāo)準(zhǔn)噴油,理論上的耗油量是更大的。但是不要忘記代步駕駛的汽車對馬力的需求是基本相同的,那么按照(馬力=轉(zhuǎn)速×扭矩÷9549×1.36)的公式反推計算,以2.0L的兩種機(jī)型為基礎(chǔ),假設(shè)兩車都需要100馬力才能正常駕駛,轉(zhuǎn)速會差多少呢?
2.0NA-3600轉(zhuǎn)左右2.0Turbo-1755轉(zhuǎn)四沖程機(jī)的轉(zhuǎn)速除二等于每分鐘噴油次數(shù),那么即使2.0T以每分鐘877.5次的標(biāo)準(zhǔn)噴油量做功,是不是也要比以略低于標(biāo)準(zhǔn)噴油量,但每分鐘要噴油1800次的2.0NA更省油呢?——想要節(jié)油的話,整備質(zhì)量(重量概念)相當(dāng)?shù)钠嚕欢ㄊ荰URBO更省油。
核心參考:如果是渦輪增壓發(fā)動機(jī)沒有節(jié)油與性能優(yōu)勢的話,為什么柴油發(fā)動機(jī)都是渦輪增壓呢?想來無需解釋什么了,而且連渦輪增壓器的使用壽命的問題也無需贅述。
因?yàn)槊刻祜w馳在公路上的客車與各類型貨車,這些車每年的行駛里程哪個不是十幾萬公里?然而增壓器似乎也沒有成為“損耗件”。這就是兩種發(fā)動機(jī)進(jìn)氣技術(shù)的本質(zhì)區(qū)別了,NA機(jī)型的唯一優(yōu)勢就是制造成本低,但如果相同預(yù)算范圍內(nèi)有優(yōu)秀的渦輪增壓選項(xiàng),那么NA就要繼續(xù)下探產(chǎn)品定位了,最終是一定會被淘汰的。
編輯:天和Auto-汽車科學(xué)島
天和MCN授權(quán)發(fā)布
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