性能的基础是发动机的扭矩大小,其次才是功率的高低,因为【功率=转速X扭矩÷常数】。其中扭矩越大加速越快,功率越大则极速越高或高速加速时越快;简单理解如果单位时间内转速相同、单次输出的扭矩越大车辆获得的动力总量越多则车速越快,所以体现车辆性能的基础还是扭矩。
自然吸气发动机完全依靠排量提升性能,因为依靠负压吸入的空气中氧含量在常压下是固定的21%,而氧气是燃油的助燃剂;空燃比是按照排气中氧含量的计算得出喷油量,这一比例是固定的,那么只有进气量越多喷油量才会越大,两者混合的总量大在燃烧后释放出的能量才能大,反之则小。
1.5L四缸发动机每个气缸吸入的空气为375毫升,假设喷油量为25毫升。
2.0L四缸发动机每个气缸吸入的空间为500毫升,喷油量则为34毫升。
这样对比应该可以了解自吸发动机实现性能的原理,所以选择自然吸气发动机可以,但只要对性能有一定要求排量至少要≥2.5L才算入门级,因为涡轮增压发动机的技术升级速度很快,1.5T已经能达到2.0~2.5L的水平了。
涡轮增压发动机的进气原理与自吸不同,废气涡轮增压是利用发动机运行中必然会产生的排气作为动力,在引出一条管道后利用排气的高压驱动增压器的废气涡轮旋转,废气涡轮与进气管道中的叶轮刚性连接两者转速相同。叶轮能以超10万转的高转速在进气系统内旋转,其作用可以吸入并把空气压缩成为更小的体积送入发动机燃烧室;同样体积的空气常压吸入的氧含量是21%,压缩后期氧含量会明显升高。
氧含量高于正常值为富氧燃烧状态,在这种状态下燃油点燃后产生的火焰温度远高于正常燃烧值;能产生更大的热量转化为机械能的比例也会同步提高,所以涡轮增压发动机能够以小排量达到自然吸气大排量的性能。但排量并没有实际增加,空燃比的比例没有变化所以喷油量理论上和1.5L相同,实际使用会略高一些达到1.6~1.8L之间,但仍与性能相当的2.5L喷油量小很多。
所以涡轮增压发动机能以更低的油耗获得更强的动力,除非对自然吸气发动机有特殊嗜好否则没有必要选择使用这种发动机的车,尤其是普通的中低端代步车。
自然吸气发动机常常被提及的一词是“加速线性”,这点也是涡轮增压发动机被吐槽最多的,不过这种是增压器不够了解而产生的误解。
上文已经说明增压器的动力源是发动机的排气,排气压力稍微大一些废气涡轮则会开始运转,有些使用增压器的车会在2000、2500、甚至3000转才会爆发峰值扭矩,这一发动机转速指的是增压器在发动机达到2000转以后排气压力能够让废气涡轮达到最高转速,而在2000转之前涡轮并不是不旋转增压只是转速稍慢一些而已。
增压器的介入转速往往在1000转左右仅略高于怠速,假设1000转介入从1000~2000转涡轮的转速是在线性的升高,直到2000转达到最高转速稳定增压强度并且持续输出2000~3000转。(下图A为自吸发动机动力曲线、B为增压发动机动力曲线)
总结:涡轮增压发动机的动力曲线不是夸张的从0直接到1,而是从0.1-0.2-0.3-0.4······直到1.0稳定输出,所以在看懂增压器的运行曲线后对自然吸气发动机更是无感;在增压器的制造技术已经成熟后,自然吸气发动机的优点只是对车企而言制造成本足够低而已,选择不需要纠结。
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