機械增壓器好過渦輪增壓器,因為介入轉速低!
相信大部分喜歡玩車的汽車愛好者都聽過這句話,至於認不認同就見仁見智了;從技術角度分析確實不能說這個結論是錯,但卻也有放大解讀的味道,嚴格來說機械增壓器就不是“介入早”而是「全時執行」。
什麼是介入?
這裡所謂的介入是指增壓器開始運轉,增壓器的本質是空氣壓縮機或壓氣機,開始運轉就是開始壓縮空氣;壓縮空氣的目的是提高燃油的燃燒充分性,內燃機是做不到讓燃油充分(100%)反應的,因為做功時間太短、空氣中的氧含量太低,燃燒的本質是氧化反應。所以即便是採用了增壓技術以提高空氣中的氧濃度,標準也只是適當提高燃燒充分程度而已,那麼是不是空氣氧濃度越高、燃燒就越充分呢?答案就是這樣了。而介入執行的轉速越早、低轉速區間的燃燒充分性就越理想,說白了就是扭矩會更大,這似乎就能說明機械增壓器更好了。
圖1:壓縮前後、固定空間內的空氣氧含量差異
圖2:正常壓力(自然吸氣)燃燒火焰狀態與增壓燃燒狀態
圖3:機械增壓器的概念
增壓器本身沒有動力,機械增壓器依靠曲軸帶動運轉,也就是位於“泵系”端、透過皮帶與曲軸帶輪連線以被動轉動;這就說明了機械增壓器是可以全時運轉的,甚至比較落後的機械增壓器在怠速時都在增壓,這會提高怠速轉速、導致油耗升高,因為增壓器損耗了部分動力、必須提高轉速才能補償損耗的動力以保證怠速平穩。
不知道有沒有發現一個缺點?
機械增壓器的轉速極限其實很低,因為決定其轉速的是發動機曲軸轉速!雖說增壓器能放大轉速但也很有限,那麼結果就會是曲軸轉速低、增壓效果差、動力還是弱。這就是機械增壓器的缺點,不能否認這種增壓技術可以從起步瞬間就開始執行,但遠遠不能達到極限轉速;裝備機增的發動機的最大扭矩往往都要到3000轉左右,能在3000-5000轉區間維持,差一些諸如某虎的機增機只能在4500-5000rpm區間實現最大扭矩,4500轉之前都是線性增長、極限不高。
渦輪增壓器有哪些優缺點呢?
與機械增壓不同,渦輪增壓器的動力不是依靠曲軸,而是來自自然吸氣發動機執行中必然會產生的排氣;看似排量不大的發動機總會以每分鐘一兩千轉執行,這還是低轉速,四衝程機轉兩圈做功一次,每次做功都要排氣。也就是說每分鐘要排氣成百上千次,在狹窄的排氣歧管位置則是每分鐘排出幾百升的尾氣,這就會形成巨大的排氣壓力;於是渦輪增壓器就選擇利用排氣壓力作為驅動力,在排氣歧管位置引出管道並佈置一組排氣道的渦輪,其轉速可以超過每分鐘10萬轉,這是遠超機械增壓器的哦。
進氣道壓氣機的渦輪轉速與廢氣渦輪相同,轉速越高壓縮空氣的能力越強,空氣的氧濃度也就會越高;那麼燃油燃燒的充分性、轉化出的熱能(扭矩)自然就會更大,所以2.0T可以達到400N·m、2.0S(機增)充其量只有300-320N·m的標準,曾經還有過1.6S的發動機,水平相比1.6T也是有很大差距的。
這就是渦輪增壓技術的優勢,說白了就是能實現更高的轉速、有效提高扭矩,扭矩提高功率馬力都會提高;這種技術可以讓動力更強,但是介入轉速究竟會差多少呢?
其實渦輪增壓技術的“介入轉速”也可以非常低,只要慣量足夠低!——目前有發動機轉速達到1250轉、對應的排氣壓力就能讓增壓器渦輪達到最高的轉速的發動機,大都是使用單渦輪雙渦管技術。比如JL473ZQ5-1.5T,1250轉就能達到300N·m、並能持續輸出到3500轉。
代步駕駛車輛的轉速不就是兩三千轉嘛,在這個範圍內能實現最大扭矩就能獲得足夠大的馬力,相比四五千轉才能達到最大扭矩的機增機,代步轉速區間的體驗必然會好得多。重點是不會養成頻繁拉轉速的駕駛習慣,油耗也會更低,至於怠速時增壓器不運轉倒是好事,因為能降低氣缸壓力與溫度,這是能夠有效延長髮動機使用壽命的。
結語:機械增壓器不論壓縮程度、轉速極限、轉速曲線都要比渦輪增壓器差一些,所以主流車基本都用渦輪增壓技術;現在只有極少數品牌的車輛用機械增壓,比如紅旗和路虎等車,這些定位較高的車輛無需過於考慮油耗,但如果能換裝渦輪增壓也還是能實現進一步的提升。
不過最佳方案還是使用PHEV技術,電機起步即可爆發最大扭矩,什麼增壓技術也比不上;扭矩不變、依靠轉速提升功率(車速),這也會非常線性——渦輪增壓發動機在扭矩不變的轉速區間內也是依靠轉速調整功率,所以這種發動機也是線性的,認為不線性只是習慣於自然吸氣發動機羸弱的動力,把渦輪增壓發動機的強動力錯誤理解為“頓挫”而已。