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#老司机聊汽车知识#
问题:
「节能减排」是汽车行业的技术发展方向,但是排量的降低是否会影响车辆驾驶品质,这算不算技术倒退呢?如果用车经历超过10年的话,对于此类问题总是会比较在意的;曾经的家用代步汽车环境排量为2.0L-NA(自然吸气),能够实现的动力与油耗标准大致为平均为10/12秒区间破百,平均油耗10L/km就算不错。
然而近几年流行的都是些≤1.5L-Turbo涡轮增压发动机,排量的缩减怕是会影响性能,车辆还有驾驶品质可言吗?其实这是对增压技术缺少深入了解的业余看法,实际标准为1.0T-L3型(三缸)发动机的动力油耗表现都会超越曾经的2.0NA,为什么这么说呢?
01扭矩的重要性
分析基础:
扭矩×转速÷=功率功率×1.36=马力公制马力的驱动力标准为「1PS=75kg·1m/1s」,也就是一马力可以驱动七十五公斤的物体,实现每秒移动一米的标准。那么有两马力就能让该物体以每秒两米的速度移动,说白了就是在物体质量不变的前提下,马力越大加速越快且车速越高。
汽车的整备质量是不变的,那么想要理想的加速能力则需要大马力;但是提升马力的方式有三种,因为扭矩和转速是相乘的关系,两者有一个数值大就能够实现大马力,两者都高则马力会更大,不过却只有一种能够实现低油耗,或者兼顾高性能实现低油耗。
正确的判断:
大扭矩·高转速=高性能小扭矩·高转速=正常驾驶高油耗大扭矩·低转速=正常驾驶低油耗能理解吗?转速的概念是内燃机曲轴每分钟旋转的次数,汽车均装备四冲程发动机,曲轴每转两圈做功一次;而每次做功都要消耗燃油,高转速等于的是高的做功频率,说白了就是喷油的次数比较高,油耗会低吗?
所以正确的方式就是提高扭矩而降低转速,以「大扭·低转」输出足够的马力用于代步即可;在排量不变的前提下这种方式是最节油的了,但是NA机型做不到。
02扭矩·提升方式
1:NA自然吸气发动机提升扭矩的方式非常原始,在排量固定的前提下,标准2.0L(升)的发动机其实并不是全时都按照标准排量进气喷油;比如某台2.0L的最大扭矩在转达到峰值,那么这台机器在0-rpm区间的排量(进气量标准),是从1.0逐渐增大,直到发动机达到每分钟运转次才能达到标准排量的进气喷油量。
因为NA技术的进气量提升依靠的是转速的同步提升,也就是吸气负压力的增长;在压力不够大的中低转速区间吸不到足够量的空气,而喷油量必须按照实际进气量调整,所以看似排量不小,但是在代步时获得的真的是“小排量”的扭矩,所以输出功率就会很低。
而重点是标准压力的空气氧浓度本就偏低,氧气是燃油的催化气体,燃烧的本质是可燃物的氧化还原反应;固定量的燃油假设为10毫升进行燃烧,与标准常压20.94%的氧浓度空气反应,转化出的扭矩肯定要比超过20.94%的氧气反应更弱,或者说氧浓度越高反应出的扭矩就会越大。
普通2.0NA机型的最大扭矩不过N·m左右,这还得是奥托循环发动机的标准;在平均0-转区间的扭矩还要低得多,所以装备这种发动机的汽车实际动力是比较弱的,曾经只是因为没有优秀的增压机,所以10秒左右的破百成绩也会感觉不错,10升左右的油耗也不会认为很高。
(等量燃油不同氧浓度的燃烧火焰温度差值极大,差值是分子碰撞摩擦导致的温度差异,这种差异足以说明氧浓度对提升扭矩的重要性)
2:TURBO涡轮增压发动机提升扭矩的方式要先进得多,简而言之就是「提升-空气氧浓度」;方式是利用自然吸气发动机运行中必然会产生的高压排气,将排气引出一路管道并吹动废气涡轮运转。
高压气流会让涡轮达到每分钟数万转甚至超10万转的高转速,而与涡轮刚性结合的是进气管路的叶轮;高速的叶轮不仅能增加吸气量,以保证发动机在中低转速区间即可达到标准排量的空燃比。同时还可以将进入管路中的新鲜空气给压缩变小、实际压缩的是空气中各类分子的间隙,也就是说体积变小但是分子的数量反而增加了,其中就有氧分子的数量增长,结果自然是扭矩的大幅提升。
此时有人就要说了,自然吸气发动机的中低转速的动力虽然差,但喷油量实际低于排量,油耗不是会更低吗?
事实确实是这样,但是不要忘记TURBO机型已经成为主流,由这些车组成的“车流”的行进速度是会变快的;然而这些车是以大扭矩低转速的标准实现更快的车速,比如1.5T发动机最高有N·m的最大扭矩,并且能够在平均-rpm的转速区间内维持最大值。
那么这台机器以0转运行时即可输出85PS,也就是6.吨的驱动力;而2.0L发动机的以超过0转的转速才能达到相当的马力标准。
此时就算2.0NA也是以1.5L排量标准喷油做功,但是每分钟多转0rpm左右,也就是多喷油次,油耗是高还是低呢?涡轮增压发动机的中低转速区间喷油量是大一些,但是大扭矩实现了「更低转速·运行」,以转速差的优势仍旧可以实现大幅度的节油。
不过事实情况是扭矩的提升同时带来了性能的大幅增长,所以用户在驾车过程中更偏向驾驶乐趣,对于转速的控制并不保守,结果则是油耗相当但是整体车流的行进速度还是提升了很多。
可以尝试这样理解:
涡轮增压动力汽车以NA风格驾驶-油耗必然更低NA动力汽车以涡轮增压标准驾驶-油耗必然更高且不见得能追上这就是技术代差的结果,那么在1.0T基本有kw/N·m的「2.0NA」标准后,降低排量当然就不算技术倒退了;目前主流的1.5T相当于≥2.5NA,2.0T优秀机型相当于4.0L-V8,自然吸气其实只剩下情怀了。而且在混合动力汽车逐渐成为主流之后,能够在起步第一转爆发最大扭矩,同时等效功耗会比内燃机低三倍左右的电动机装车后,最优秀的TURBO发动机也只是陪衬了。
编辑:天和Auto-汽车科学岛
天和MCN授权发布
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