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排量相同的自然吸氣與渦輪增壓發動機,各自的優缺點很難定義,因為有優點的自然吸氣發動機“挑人”。
自然吸氣發動機結構的優點有製造成本低、結構簡單故障率低兩點,但對於車企而言主要優勢只是第一點,渦輪增壓發動機的技術也已經很成熟了。
所謂自然吸氣的進氣原理很簡單,發動機利用起動機開始運轉之後氣缸內的執行過程為【1進2壓3爆4排】,活塞與活塞環的組合是在上下往復運動的,往上執行是在壓縮氣缸內的空氣和燃油,空氣被壓縮會產生高溫、燃油在高溫下會蒸發,蒸發後混合油氣被點燃開始熱能和動能的轉換。
這一力道會推動活塞往下運轉,這一過程中會產生負壓,負壓則是吸氣的動力源,這是自然吸氣的原理。
在看懂這一原理後應該也能明白一個道理,想要進氣量增加則需要負壓進氣壓力加大,能夠實現壓力加大的方式只有提高單位時間內發動機的轉速,活塞下行的速度越快負壓力則越大同時增加進氣量。
而只有進氣量足夠大噴油量也才能調整到足夠大,因為空燃比是固定,燃油需要空氣中的氧氣助燃才能充分的燃燒;但發動機的最大扭矩需要足夠多的燃油和空氣燃燒做功才能體現,所以自然吸氣發動機只有在高轉速時才能體現出峰值扭矩,這一轉速平均超過3500轉、有些發動機需要超過4000轉。
普通的代步車在日常駕駛中很少會超過3000轉,那麼也就是說這臺發動機的峰值扭矩很少有機會體現,即使在需要車輛體現最夠強動力時也需要拉高轉速獲取,因為低轉速時發動機的扭矩可能只發揮出一半左右,而高轉駕駛方式對於NVH的降低是很大的,而且一定費油。
所以自然吸氣發動機很難體現出效能,除非有超大的排量和超多的缸數,但油耗也會水漲船高。
假設發動機排量為2.0L,不錯的引數是最大功率120kw、峰值扭矩200N·m左右,正常2000轉左右駕駛扭矩只能體現出130~160N·m,以這一引數看一看優秀的2.0T發動機表現如何,首先說明執行原理。
渦輪增壓發動機指利用發動機排氣調整進氣,發動機的排氣壓力很大溫度也很高,將這些排氣透過一條管道引出並在管道中佈局一組空氣壓縮機,高壓的排氣驅動壓縮機內的廢氣渦輪高速旋轉;與廢氣渦輪剛性連線佈局在進氣管道內的渦輪也會同步高速旋轉,轉速可以超過10萬轉。
進氣位置有一組超高轉速的渦輪能夠主動的壓縮空氣,把大量的空氣壓縮到更小的體積則進入氣缸內的空氣氧含量會很高,在富氧的狀態適當加大噴油量能讓燃燒溫度更高、同時產生的熱能則越多,最終轉化成為的機械能則會越大。
所以加入一組渦輪增壓器後發動機的動力會明顯提升,不過理論上油耗也會比同排量的自然吸氣略多一些。
以2.0升排量的渦輪增壓發動機為例,一線機型能夠做到接近200kw、峰值扭矩超過400N·m;增壓器利用發動機廢氣產生動能,以今天的渦輪增壓增壓技術已經做到了超低慣量增壓,在1000轉左右增壓器即可開始運轉增壓;而所謂的多多少少轉介入比如2000-5000轉,這一資料指的是增壓器達到最高轉速實現了最強的增壓,但不代表2000轉之前增壓器沒有執行。
所以這臺有400N·m的發動機在1500轉左右即可爆發超過200牛米的扭矩、2000轉超過300、2500轉左右能達到峰值並且持續以峰值輸出動力接近2000轉,這種水平比同排量的自然吸氣高多少呢?
同樣排量的一線發動機,有渦輪增壓技術的發動機效能會超過自然吸氣或1/3或一倍,而且以溫和的駕駛方式用車可以在油耗稍微上漲一些前提下體驗駕駛樂趣;同排量的自然吸氣發動機只是剩下少量節油這一個優點,想要獲得同樣的動力水平自然吸氣發動機需要把排量增加1.5~2升,油耗優勢蕩然無存,差距就是這樣了。
渦輪增壓已經是內燃機最理想的進氣方式,自然吸氣只是初級形態而已。
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科技在進步,渦輪增壓已經是大勢所趨,無可阻擋!!
大排量自吸很爽,大排量渦輪增壓更爽,基礎排量大渦輪遲滯幾乎可以忽略了。
小排量自吸動力垃圾,但是線性平順,技術簡單,可靠性高。
小排量渦輪增壓,對技術工藝要求更高。稍不留神就會出現問題,品控有待提高。渦輪遲滯現象普遍存在,但是隨著技術進步,雙渦輪,幾何可變渦輪,乃至以後的電子渦輪。也會慢慢普及。渦輪遲滯現象得以解決。最大扭矩爆發轉速越來越低, 小排量獲得更大的動力。。。