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渦輪增壓的發動機能用幾年

汽車 更新时间:2024-08-31 03:22:22

在汽車領域,我發現這麼多年了,依然存在許多錯誤的觀點。這些觀點大部分是汽車媒體灌輸給大家的,我分辨不清他們是真傻還是裝傻,但他們确實做到了指鹿為馬。我寫這篇文章,就是希望扭轉一下汽車方面流傳甚廣的誤區,指導大家更好地選到心儀的車輛。文章會有一些理論性的東西,但我盡量用簡單易懂的方式來說明。

作者背景:本人并非汽車行業人士,因為曾經買過一台發動機很差勁的車,所以為了下一次不再上當,業餘時間鑽研了2年發動機原理。我大學專業是熱能與動力工程,自學這個也是駕輕就熟。

基礎知識

先寫一些汽油發動機的基礎知識,以方便大家理解。

1 扭矩:四沖程活塞式發動機的扭矩代表了單個活塞在做功行程的做功能力。當火花塞點燃氣缸内壓縮的油氣混合氣後,氣體膨脹推動活塞做功,活塞連杆又帶動曲軸旋轉,最終在曲軸輸出端産生扭矩。油噴的越多,則該次活塞做功時産生的扭矩越大;噴油量又取決于氣缸進氣量,空氣多、油少,則不易點燃;空氣少、油多,則會有部分霧化汽油無法完全燃燒,導緻發動機熱效率降低。理論空燃比是14.7比1,意思就是吸入14.7克的空氣就噴1克的汽油,這樣最經濟。

渦輪增壓的發動機能用幾年(關于渦輪增壓發動機的最大誤區)1

汽車油門(學名加速踏闆)控制的是發動機氣缸節氣門的開度,即控制進氣量。ECU(發動機控制單元)根據空氣流量傳感器的數據自動調節噴油量以匹配進氣量。所以,進氣量越大,噴油量越大,扭矩越大。【這段話可能被杠,我表述的是基本控制原理,新型發動機在控制時會同時計算電子節氣門、廢氣旁通閥、EGR閥的開度,比較複雜,不做贅述】

2 轉速:發動機轉速正比于曲軸輸出端的扭矩反比于變速箱輸入端的阻力矩。曲軸輸出扭矩已經解釋過了,變速箱輸入端的阻力矩來自于車輪,是所有車輛行駛阻力的體現。所以,發動機轉速和扭矩、功率沒有一一對應關系。挂上空擋,此時變速箱阻力矩非常低,輕踩油門就能達到二、三千轉;後面拖一輛開啟高動能回收的小鵬汽車,油門踩到底,可能都上不了2000轉。

渦輪增壓的發動機能用幾年(關于渦輪增壓發動機的最大誤區)2

3 功率:汽油發動機核心參數之一。單次做功能力(扭矩)和做功頻次(轉速)結合起來(扭矩*轉速)就是功率。功率決定了汽車的動力性能。

4 扭矩、轉速、功率之間的關系:

扭矩越大,越能克服阻力矩來盡快提升轉速,使發動機輸出功率快速提高;發動機轉速提高後,氣缸進氣量也會提高,扭矩又會變大,轉速也會變得更高。

5 最大扭矩轉速:把油門踩到底,在這個轉速點或一個轉速區間,進氣量最大、噴油量最大。當轉速超過最大扭矩轉速,ECU會通過關小節氣門或開啟廢氣旁通閥來限制進氣量,此時雖然駕駛員依然把油門踩到底了,但節氣門并不是全開狀态。限制扭矩主要是因為受制于缸體、缸蓋、活塞連杆和曲軸強度,不能無限制提高;同時,扭矩過大,變速箱内的齒輪、軸也要相應強化,導緻成本提高。

6 最大功率轉速:把油門踩到底,在轉速越過最大扭矩點後,雖然扭矩在下降,但扭矩*轉速得到的功率卻在提高,直到達到最大功率轉速。越過最大功率轉速點後,節氣門進一步關閉,扭矩快速下降,此時雖然轉速還在升高,但功率卻在減小。限制最大功率的因素有高轉速下充氣效率低和發動機的散熱能力。

最大功率轉速通常在紅線轉速區附近,如果達到最大功率轉速後即升檔,則轉速立即下降一千多轉,輸出功率掉一大截。此時反而不如向紅線轉速攀升,雖然功率在下降,但好歹不是斷崖式下降。神車思域所用的CVT變速箱,在加速時可以通過不斷調整傳動比把發動機轉速鎖定在5500轉的最大功率轉速,避免了其他車型一檔升二檔、二檔升三檔掉1000多轉速、降功率的情況。

基礎理論講完了,下面進入正題:

常見誤區:"這台渦輪增壓發動機1500轉即可達到最大扭矩,日常駕駛比較輕快,适合城市路況"

大家看着發動機參數表上白紙黑字的"最大扭矩轉速:1500~4000rpm",對照自己的城市駕駛經驗:車速在10~40km/h,油門踩深(行程)不超過30%,發動機轉速通常在1500轉左右。自然會認為這種發動機在低轉速下就有大扭矩,更适合城市行駛了。

渦輪增壓的發動機能用幾年(關于渦輪增壓發動機的最大誤區)3

但是,這些媒體沒有說:發動機參數表寫的是發動機外特性曲線,就是指發動機節氣門全開工況下的參數,再簡單一些就是地闆油的情況下發動機的參數。并不是說發動機轉速到了1450轉就是最大扭矩了,發動機輸出多少扭矩隻和油門踏闆行程相關。

下圖是大衆EA888 Gen.3B發動機的BSFC圖(一種表示燃油經濟性的參數圖),縱坐标是扭矩、橫坐标是轉速,大家可以看到一個轉速并不是僅僅對應一個扭矩,1600轉時可能是20N.m的扭矩也可能是318N.m的扭矩,具體有多少,看油門踩了多深。另外,這張圖最外面那根紅色線就是發動機外特性曲線,發動機的運轉工況不會突破這根線。

渦輪增壓的發動機能用幾年(關于渦輪增壓發動機的最大誤區)4

真實的情況,小排量渦輪增壓發動機并不适合城市頻繁起步、加減速、蠕行跟車的路況。

這裡的小排量是相對車重而言,比如1.3~1.4噸的車配置1.0T發動機、1.5~1.7噸的車配置1.5T發動機、2噸左右的車配置2.0T發動機,都屬于小排量了。

發動機排量,也就是氣缸容積,作用還是很大的,基礎物理特性是無法改變的。下圖是最大功率接近的1.4T渦輪增壓發動機和2.0L自然吸氣發動機的扭矩特性示意圖,橫坐标是時間,縱坐标是扭矩,工況是節氣門全開(地闆油)

渦輪增壓的發動機能用幾年(關于渦輪增壓發動機的最大誤區)5

從駕駛員踩踏加速踏闆到節氣門開到位、吸入空氣噴油燃燒、曲軸輸出扭矩的響應時間通常是0.2秒。所以兩車在怠速狀态下同時把油門踩到底的話,0.2秒後1.4T渦輪增壓發動機可以達到1.4升氣缸容積進氣量的扭矩,2.0L自然吸氣發動機就是達到2L氣缸容積進氣量的扭矩。很明顯,自吸發動機在這一瞬間扭矩比增壓發動機大得多,扭矩大轉速就攀升得快,功率也就提升得快;而增壓發動機随着渦輪轉速越來越快,進氣量不斷增加,扭矩也在不斷提高,但在一定時間内,輸出扭矩一直低于自然吸氣,然後大幅超越自然吸氣。反映出來就是,自吸車在前2、3秒會領先渦輪增壓,然後渦輪車會快速追上。

示意圖畫的是地闆油工況,就是假設兩名駕駛員踩同樣深度的油門,比如都踩25%,那前2秒一定是自然吸氣快;所以小排量渦輪增壓隻能繼續深踩油門,你基礎排量小,你就得把油門踩得深,讓節氣門開度加大才能達到自吸的起步速度。

但是市區路況,一般沒有持續踩踏加速踏闆3秒以上的機會,在2~3秒内領先就已經足夠了,比如下面這種情況:

渦輪增壓的發動機能用幾年(關于渦輪增壓發動機的最大誤區)6

紅綠燈起步,但對向隻有一個車道,慢的車就要刹車然後并到後面去。如果左側那輛車慢,然後右側的後方車輛又跟得比較緊得話,左側車就會很尴尬。

還有市區加塞和反加塞,99%的人都是多一事不如少一事,所以加塞基本以前車車頭别進來結束。加塞和反加塞,靠的就是發動機基礎排量,你開一輛小排量渦輪增壓車是不是經常被老舊的桑塔納、伊蘭特、賽拉圖這種自吸車加塞?雖然這些車跑零百加速肯定跑不過你,但人家在那1秒鐘就是快。

再比如市區蠕行跟車,蠕行跟車都是靠怠速或極小油門,小排量渦輪增壓就面臨怠速或極小油門時扭矩不足,車非常肉,然後深踩一點吧動力爆發出來又蹿,市區擁堵路況駕駛感受非常累。

不明白的,可以去試駕280TSI邁騰/帕薩特和330TSI邁騰/帕薩特,不要在4S推薦的暢通路段,去擁堵路段試駕。當然了,試駕建議有駕齡的老司機進行,剛拿駕照的新手,試駕幾乎感受不到什麼,反正也不敢踩油門。

如果在市區行駛較多,買車時,一定要考慮車重和發動機基礎排量間的關系,不能隻看最大功率,個人建議如下:

渦輪增壓的發動機能用幾年(關于渦輪增壓發動機的最大誤區)7

所以個人一直不建議選"鳳尾",甯願在配置上省錢也不要在發動機上省錢。另外,可能大家認為"我反正就佛系開車,選小排量油耗低",那咱下篇就聊整車油耗吧,但是佛系開車導緻通行效率低真得好嗎?

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