大多数人认为“T型机”的存在是为了提升车辆的驾驶乐趣。但如果能在节油减排的时代普及,其核心优势必然是节油。至于“城市低速行驶代步”不需要增压技术的说法,可以100%确认这些用户使用的是低标准NA(自然吸气)发动机,对增压节油原理一无所知——增压技术是否能节油,不适合速度辨别。
计算题
假设车辆以40公里/小时的平均速度行驶,发动机需要60马力才能保持这个速度。一台2.0L-NA发动机的最大扭矩是200N·m,但是要4000 rpm才能工作,在低速范围内是很低的。1.0T涡轮增压器的最大扭矩也是200N·m,可以将峰值压力维持在2000/4000 rpm的范围内。相同速度下各自的速度是多少?
知识点:马力=(速度×扭矩÷9549)×1.36,按此公式计算结果如下。
自然吸气2.0L发动机,60马力需要2800rpm左右。涡轮增压1.0T发动机,60马力需要2100rpm上下。
不考虑推重比、阻力系数和传动系的特性,1.0T发动机无疑更省油。原因是排量低一半,油耗会很低。当达到相同的车速时,它可以低700转/分的速度行驶。发动机转速越低,油耗越低。那为什么峰值扭矩200N m时两台机器的速度差会这么大呢?答案是涡轮增压器。
增压概念与区间
涡轮增压器的本质是“空气体压缩机”。它的运行动力来自内燃机正常运行产生的废气,涡轮由气流驱动,以每分钟几万转甚至十几万转的高速运转。空气体在气流的作用下必然会被压缩,然而体积减小但分子数不减少,这意味着小体积空气体中有更多的氧气——加压压缩空气体的最终目的是[增加氧气],氧气可以提高单位时间内的燃料燃烧效率;说白了就是同样的燃料,与高氧浓度空气体反应时会产生更大的扭矩,可以同时维持。
参考数据:某1.0T发动机,最大扭矩200N·m(2000~4000rpm)
这组数据应该如何解释?很多人认为增压器可以在2000 rpm时为发动机实现最大的压缩充氧(扭矩增加),这是一种错误的理解。因为只有增压器达到最高转速(增压)时,发动机才能在富氧燃烧状态下达到峰值扭矩,增压器不可能从零时刻达到几万转。所以真实情况是大部分增压器都是在1000 rpm左右开始运转,驱动速度只要稍微高于怠速就可以驱动它们运转。
在1000~2000 rpm范围内,增压压力(涡轮转速)呈线性增加——增压器在正常行驶范围内,也就是说在一般认为的“非工作转速范围”内,始终处于增压状态,所达到的扭矩也高于同排量、较大排量的NA发动机。扭矩越大,低速时能达到的马力就越高,中低速区间也能保持峰值输出,这是自吸发动机无法达到的。自吸发动机只能通过提速来增加马力,但高速时的油耗自然是无法控制的。
总结:涡轮增压技术在全速范围内可以达到比同排量发动机更省油的水平,同时可以达到与大排量自吸发动机相当或更强的性能,所以NA车型的存在只是因为制造成本低,没有理由。至于对比1.0T和2.0L,没必要感到惊讶,因为优秀的2.0T已经有了200 kW/400N·m的动力储备。相同排量的发动机相乘有什么比较价值吗?
转矩的确定超前等于相同输出功率的绝对低速。当然,目前使用NA发动机的车辆要么是入门级车,要么是简单的减重车——这类车辆的低油耗是在综合素质低的基础上实现的。