自然吸氣發動機也稱為NA發動機,但NA是“Natural Aspiration”或“Normal Aspiration”的縮寫,前者表示自然吸氣,後者表示無增壓。
它是不使用增壓器的發動機的總稱,但這個詞本身就是從低端發動機的出現中誕生的。在增壓器技術發展之前,所有發動機都是自然吸氣。那麼,自然吸氣發動機有哪些特點?
自然吸氣發動機的特點自然吸氣發動機是往複式發動機的内燃機名稱,主要有汽油發動機和柴油發動機,但自然吸氣發動機的特性沒有改變。
正如“自然吸氣”這個詞的意思,發動機氣缸被增壓,吸入的空氣在不施加壓力的情況下被吸入,但并不意味着完全不施加力。
在往複式發動機中,活塞在氣缸内上下運動,但是當活塞在進氣沖程中下降時,氣缸内的壓力下降,因此由于壓力差而從外部吸入空氣。吸入的空氣量基本上由發動機設計決定,活塞沖程大的發動機吸入空氣量增加。
因此,最大輸出和最大扭矩在一定程度上往往由發動機排量決定,排量的大小就是規格上的差異。
使用增壓發動機,可以對空氣施加比排量更多的壓力并發送到氣缸,因此可以産生比相同排量的自然吸氣發動機更大的動力。
自然吸氣發動機的輸出在一定程度上是由排量決定的,但另一個決定發動機輸出的因素是最大轉數。
在增壓發動機中,除了發動機轉速外,增壓壓力和有無中冷器等各種因素都與輸出有關,但在自然吸氣發動機的情況下,發動機轉速高是直接相關的到輸出。
轉數越高産生的輸出越高,所以發動機的馬力會增加,汽車的最高速度也會增加。最大轉數由發動機的設計極限決定,取決于氣門結構、冷卻性能以及活塞和曲軸的耐用性。
發動機的性能越高,設計的越耐用,輸出功率越高,以及高轉速型的特點。對于自然吸氣發動機,排量和最大速度是決定發動機規格的主要因素。
1.适用于高速發動機
自然吸氣發動機是一種提高最大轉數和增加輸出的發動機,但這正是增壓發動機所不擅長的。
在增壓發動機中,主渦輪發動機利用廢氣的能量進行增壓,但由于廢氣被渦輪接收,成為廢氣流動的阻力。
在高轉速範圍内,如果廢氣流動不順暢,發動機效率會下降,但渦輪增壓隻是一個障礙,所以我不擅長高轉速範圍。
然而,自然吸氣引擎由于沒有渦輪增壓器而具有平穩的排氣流動,并且可以實現在高轉速範圍内具有高排氣效率的發動機。
為了使其成為高速型,需要設計氣門系統并确保高耐久性,但作為發動機的基本結構,可以說适合高速型。
2.出色的燃油經濟性
與增壓發動機相同排量的自吸發動機雖然輸出功率有所降低,但具有燃油效率優異的優點。
增壓發動機是可以在小排量下發揮高輸出的發動機,但這是因為通過增加空氣量可以燃燒大量燃料,基本上燃料消耗趨于惡化。
在 80 年代和 1990 年代,當渦輪發動機非常受歡迎時,高輸出是汽車的訴求,但随着環保意識的提高和經濟衰退,人們開始關注燃油效率,自吸發動機開始普及。
自吸發動機的燃油效率比渦輪發動機高 20% 到 30%,如果設置為低轉速,将非常高效。
自吸發動機是強調燃油效率,但近年來,渦輪發動機的燃油效率由于小型化渦輪發動機的新技術而大幅提高。
3.高效率
自吸發動機可以将發動機的壓縮比設定得比增壓發動機高,作為發動機本體具有較高的熱效率。可以說,高熱效率幾乎決定了發動機的所有輸出和燃油效率,而提高熱效率最基本的結構就是提高壓縮比。
壓縮比是氣缸内的混合氣被活塞壓縮的比例,渦輪發動機基本上是7左右,自吸發動機有可能達到9左右。
這種壓縮比的差異是由于發動機爆震性的不同造成的,而渦輪發動機由于吸入大量空氣,很容易因燃油異常燃燒而發生爆震。為了減少這種情況,必須減少壓縮以降低空氣燃料混合物的溫度,這會降低發動機效率。自吸發動機在這方面有很好的條件,因此可以提高壓縮比。
然而,這是由于發動機的基本結構,現在通過直噴發動機、EGR、可變氣門等穩定提高壓縮比成為可能。但是,基本上自吸發動機可以更高,壓縮比最高可以達到14,渦輪增壓發動機可以達到11。
自吸發動機的特點通常是比增壓發動機更平穩的加速,并且具有在踩下油門後立即開始加速的出色響應。
作為增壓發動機的主流的渦輪發動機的峰值加速度比自吸發動機更強,但在踩下油門和實際開始加速之間存在稱為渦輪滞後的時間滞後。
但是,由于自吸發動機沒有渦輪遲滞,因此它沒有這些缺點并顯示出簡單的特性。這對汽車的駕駛感覺産生了很大的影響,而自吸發動機對于喜歡壓力較小的線性加速的用戶來說是一種有吸引力的發動機。
自吸發動機比增壓發動機零件少,結構簡單是一大優勢。增壓發動機比具有更多的零件,例如渦輪增壓器、增壓器和中冷器等大型零件,以及輔助它們的冷卻系統。
此外,增壓會給氣缸和活塞帶來沉重的負擔,因此發動機本身也必須堅固耐用。但是,這些效果具有零件數量多和發動機重量增加的缺點。
自吸引擎沒有這些缺點,所以比較簡單、輕便、緊湊。此外,重量輕對汽車的行駛性能和燃油效率有積極的影響,這是自吸發動機的一大優勢。另外,零件數量少在成本上有優勢,适合低價位車。
自吸發動機比增壓發動機有很多優點,但它們也有一些缺點。
由于其特性,增壓發動機可以在小排量下發揮高輸出和扭矩,而進氣量較小的自吸發動機無法與之抗衡。一般說來,增壓發動機與1.5倍排量的自吸發動機性能相同,同樣排量,增壓發動機的性能更高。
近年來,渦輪增壓發動機小型化的概念成為主流之一,通過小型增壓發動機使其性能與更高級别的自吸發動機相同,在重量方面也有優勢,燃油效率也不錯。
為了用自吸發動機實現大功率發動機,絕對需要增加排量,這會導緻發動機重量增加和燃油效率變差等缺點。
如果發動機的排量小,效率和燃油效率都不錯,但如果發動機設計成增加輸出,劣勢勢必增加。
即使是高輸出,增壓發動機的發動機排量也可以保持在較低水平,這有助于減輕重量。
尤其是追求發動機輸出的跑車、超級跑車等,往往适用于小型、高輸出的增壓發動機,尤其是在超級跑車中,自吸發動機很少。
作為城市通勤的家用車,自吸發動機依然是首選。
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