涡轮增压的发动机是怎样的(为何涡轮增压发动机的动力表现比自吸发动机更好)
功率相差无几,为何涡轮增压发动机的动力表现比自吸发动机更好?
可能有很多朋友会疑惑,功率相接近的涡轮增压车与自然吸气车(同级别),为什么涡轮增压车型所表现出来的动力更猛,加速能力更强?比如1.5T的C级与2.0L的雷克萨斯ES的马力相接近,同为180匹左右(雷克萨斯ES 2.0L 174匹,C级184匹);但在动力表现方面,C级提速远比ES更强!
那么为何功率相当接近,同级别的涡轮增压车型提速能力会比自然吸气更强呢?可能有朋友会认为功率接近的自吸与涡轮增压机,涡轮增压发动机的扭矩更大,因为扭矩决定加速度,所以涡轮增压车型提速快?真的是这样么?实际上这种观点是错误的,能决定加速度的只有输出功率,而更强的低扭却可以让功率输出得更以前!
简单理解就是同样的转速下,更充足的扭矩可以让发动机输出更高的功率,发动机输出了更高的功率,加速度就更强;所以从本质上看一辆车无论是加速、极速,其实都是由发动机所输出的功率决定的,值得注意的就是要区分峰值功率与输出功率,峰值功率高的机器,不代表发动机不同的转速区间的输出功率都高;但在某转速区间下、更高的输出功率可以获得更强的提速能力,而扭矩的充足与否则是决定发动机能否输出更高功率的关键!
涡轮增压发动机功率输出更靠前
涡轮增压发动机最大特点是什么?其实就是功率释放得更靠前,也就是说可以把一台发动机绝大部分的功率在中、低转速区间给释放出来,而不依赖高转速,这就是同样功率范围的涡轮增压与自吸发动机,涡轮增压动力更强大的原因,因为峰值功率虽然相差不大,但谁的功率释放的更早更多、谁获得的提速能力就更强!
功率=扭矩*转速/9550
相信上面这个功率、转速、扭矩关系的公式大家都曾看过,通过这个公式就能解释为什么涡轮增压发动机可以让功率释放得更靠前了;这也是为什么1.5T的奔驰C,8.3秒就可以破百,而功率差异不大的2.0L ES 0-100km提速却要10秒以上(也有说12秒以上)的原因(奔驰C级1.5T比ES 2.0L更重)!
奔驰1.5T发动机:功率184匹、280nm、扭矩平原3000-4000转!
ES 2.0L发动机:功率174匹、208nm、扭矩平原4100-5000转!
若这两辆车比较01提速,同样是全油门的状态,功率输出方面会出现哪些差异?为什么雷克萨斯ES 2.0L的提速能力那么差呢?我们截取4000转时发动机的状态,看看两台机器的功率输出存在哪些差异?
1.5T功率输出=280nm*4000转/9550=117千瓦=160匹马力
2.0L功率输出=208nm*4000转/9550=87千瓦=118匹马力
比较结果是不是很直观?同样4000转、同样节气门全开(都进入峰值扭矩平原),1.5T通过280nm的峰值扭矩释放了160匹马力,而这2.0L的ES在4000转时只输出118匹,加速度是由功率决定的,4000转时160匹 VS 118匹注定了1.5T提速能力更强;当然了这只是截取4000转时发动机输出的情况,实际上在同样的油门行程下3000转、2000转甚至1000转时1.5T功率输出都比2.0L自吸强!
这就解释了为什么有些自吸发动机的功率参数明明比涡轮增压发动机更强,但比01提速却比如增压机(同级别车型);还是那句话峰值功率高只是表面参数,在发动机不同的转速区间下能输出多少才是关键,功率就是扭矩与转速的乘积,那么在某个转速下、是不是扭矩越高,机器所输出的功率越大?答案是肯定的,虽然说功率决定加速度,但扭矩同样重要,因为低转速下的扭矩充足与否可以调整发动机功率的输出特性,它决定了低转速下功率是否饱满、是不是更充足!
涡轮增压发动机低扭为什么那么强
随着内燃机的不断发展,人们越来越发现低转速下扭矩充足的重要性;低扭充足意味着可以在更低地转速下输出更高的功率,这代表排量可以不大、峰值功率可以不高,但日常用车所需功率随叫随到且饱满、充足,而涡轮增压发动机恰恰可以满足这种需求,因为涡轮增压可以在不增加排量的情况下获得更大的扭矩(包括低转区间)!
扭矩到底是什么?可能很多朋友都知道,扭矩就是力量与力臂的乘积,但对发动机而言、该如何表达扭矩?其实很简单,决定发动机扭矩高低的关键就是每循环能烧多少油;每循环烧得油越多、扭矩表现越好。所以在过去想提高发动机扭矩,往往会采取增加排量的方式,比如说2.5L比2.0L扭矩饱满,而3.0L比2.5L扭矩饱满,而那些注重高转、高功率的小排量自吸扭矩特性没有好的!
再或者是增加活塞的行程,如上图活塞行程越长与曲轴间行程的力臂越大,活塞下行时推动曲轴就越容易,等同于扭矩更充足,所以现在主流民用车型皆小缸径、大行程;而除了这两种方式,提高发动机扭矩最简单的方式就是增压;受制于空燃比,所以燃油不是想喷多少就喷多少的,发动机每个循环想烧更多的油、就必须确保每循环有充足空气,但自吸发动机每循环空气填充量受制于气缸的物理容积!
这就好比一个0.5L容量的气缸,自吸发动机最大空气填充量也就是0.5L了,就像我们对对着0.5L饮料瓶吹气,无论怎么吹、里面的空气也仅有0.5L;而涡轮增压的意义在于给气缸灌入压缩空气,举一个简单例子同样0.5L容积的气缸,每循环可以被压入1.0L空气,那么是不是就可以喷更多的燃油,获得更大的扭矩呢?答案是肯定的,这就是涡轮增压发动机扭矩表现好的原因,因为它可以在不增加发动机物理容积的情况下多进气、从而多烧油、最终获得更大的扭矩!
总而言之功率差异不大的增压与自吸,涡轮增压车型的提速更快(同级别),原因则在于涡轮增压强大的低扭特性可以让功率输出更为靠前;当然一些日系车提速慢也不仅仅是使用自然吸气发动机的问题,功率达成率低也是原因之一,这就是一些朋友口中所说的什么日系车功率虚标、德系车反向虚标等等(或德系车标轮上功率),实际上这并不是虚标功率的问题!
所以无论是德系、日系,发动机铭牌上所标的功率都是额定功率,就没有标轮上功率、更不存在什么反向虚标的说法;说到底日系车功率达成率低是由于变速器与机器匹配放面存在问题,当然大量使用CVT变速器也是导致功率损耗大的原因;当然主要原因还是在于涡轮增压改变发动机功率的输出特性,使得更大的功率可以在头段输出,功率输出更充足,加速自然就厉害,说到底峰值功率更多是纸面上的数据,而某转速区间下能输出多少功率才是决定加速度的关键!
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