06.27 發動機好壞不能看數據!最大的技術難點在這裡

熱效率是技術研發的”無底洞“

前幾年我們還會說渦輪增壓和自然吸氣兩大黨派難分高下,但現在結果已經很明顯,沒有哪一家車企敢有底氣地站出來說自己不靠渦輪增壓發動機也能活下去,包括最有發言權的豐田也不例外。 但是,無論帶不帶“T”都好,我們都不能忘了發動機進步的初衷。

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熱效率在物理上我們把它理解為實際推動曲軸的能量與汽油燃燒總能量之比,它是內燃機最難突破的一個技術瓶頸。自古以來,幾乎所有主流的發動機技術,我們都可以把它看成是為提高熱效率而生,這也是為什麼行業內都會把它稱之為技術研發的“無底洞”,投入產出比相當大。

熱效率與發動機的實際壓縮比是直接相關關係。因此,柴油機之所要比汽油機銷量更高,正是因為它的壓縮比是汽油機的好幾倍。

渦輪與自吸的壓縮比差距

經常看發動機參數的網友可能會發現,渦輪增壓發動機的壓縮比普遍都要比自吸發動機低。前面我特意強調了熱效率是與發動機實際壓縮比直接相關,而並不是我們賬面參數所說的壓縮比。

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實際壓縮比我們可以把它理解為空氣壓縮之後的體積與壓縮之前的體積之比,這就很好理解為什麼渦輪機的賬面壓縮比比較小,因為在發動機壓縮行程開始之前,它的空氣就已經經過一次壓縮,空氣密度與同規格的自吸發動機完全不是一個量級。因此,渦輪增壓發動機的實際壓縮比是要比賬面的數據更高。

再來看一個反例,馬自達的創馳藍天發動機一直宣稱其壓縮比可以做到13:1。從概念的角度來看,它確實沒毛病,燃燒室的體積以氣缸容積之比為13:1。但實際上,馬自達是通過米勒循環來降低壓縮比,它在壓縮行程開始的時候,進氣門延遲關閉,再壓出部分氣體,從而達到壓縮比小於膨脹比的效果。不然你們還天真地以為,13:1壓縮比的發動機真能加92#汽油正常行駛?早就讓爆震給“炸裂”了。不過馬自達通過這樣的技術,確實可以做到很省油的效果。

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可能你們會想問,為什麼渦輪增壓發動機的氣體經過兩次壓縮都不會爆震?首先,絕大部分渦輪車對燃油標號的要求都比較高,德美系很多車都需要加95#,這樣汽油本身在抗爆性能上就優於大部分加92#的自吸機器;其次,渦輪增壓發動機本上都也會有中冷器的存在,它的作用就是給第一輪壓縮空氣降溫的,儘可能讓進入發動機缸內的氣體溫度接近壓縮前狀態。

渦輪能成主流的主因

我們常調侃渦輪增壓發動機的實際油耗高,但你們有沒有想過,自己對比的方式有沒有問題?比如2.5L的全新凱美瑞和2.0T的邁騰,它們的動力水平完全不在一個層級,如何對比?

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一臺自吸發動機要想達到大眾2.0T發動機的輸出水平,排量起碼要上到3.0L-3.5L以上。更可怕的是,我們都知道,現在大部分家用車的渦輪發動機都能在2000轉一下達到最大扭矩輸出,這樣以來它就可以有很好的扭矩儲備,以便於我們提速,關鍵是不用我們拉高轉速,高速巡航省油效果立竿見影。反觀自吸發動機,即便是3.5L排量,要想輸出350Nm的扭矩起碼都要上到4000轉以上。

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還有更致命的是,更小的排量在熱量的損失上有著先天性的優勢,這是大排量自吸機器彌補不了的缺陷。

寫在最後

提高熱效率是發動機的長遠之計,會長其實是特別敬佩豐田的堅持,在當下這個汽車產業真的是相當難得可貴。但大家也要正視渦輪發動機,它之所以能夠迅速統治整個市場,必定有它自己的優勢,而且是自吸發動機不可取代的優勢。


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