涡轮增压时代,发动机排量还有用吗?

广龙先生 19-09-29 关注

2013年上发现这个网站时,还没有汽车这个栏目,貌似是16年才加入的。相信上值得买的网友,在购买产品时一定会研究一番,以买到质优价廉、符合自己期望的产品。网站上也有许多不同领域的专家,给大家做了很好的科普。但是,在汽车领域,我发现这么多年了,依然存在许多错误的观点。这些观点大部分是汽车媒体灌输给大家的,我分辨不清他们是真傻还是装傻,但他们确实做到了指鹿为马。我写这篇文章,就是希望扭转一下汽车方面流传甚广的误区,指导大家更好地选到心仪的车辆。文章会有一些理论性的东西,但我尽量用简单易懂的方式来说明。

作者背景:本人并非汽车行业人士,因为曾经买过一台发动机很差劲的车,所以为了下一次不再上当,业余时间钻研了2年发动机原理。我大学专业是热能与动力工程,自学这个也是驾轻就熟。

基础知识

先写一些汽油发动机的基础知识,以方便大家理解。

1 扭矩:四冲程活塞式发动机的扭矩代表了单个活塞在做功行程的做功能力。当火花塞点燃气缸内压缩的油气混合气后,气体膨胀推动活塞做功,活塞连杆又带动曲轴旋转,最终在曲轴输出端产生扭矩。油喷的越多,则该次活塞做功时产生的扭矩越大;喷油量又取决于气缸进气量,空气多、油少,则不易点燃;空气少、油多,则会有部分雾化汽油无法完全燃烧,导致发动机热效率降低。理论空燃比是14.7比1,意思就是吸入14.7克的空气就喷1克的汽油,这样最经济。

涡轮增压时代,发动机排量还有用吗?

汽车油门(学名加速踏板)控制的是发动机气缸节气门的开度,即控制进气量。ECU(发动机控制单元)根据空气流量传感器的数据自动调节喷油量以匹配进气量。所以,进气量越大,喷油量越大,扭矩越大。【这段话可能被杠,我表述的是基本控制原理,新型发动机在控制时会同时计算电子节气门、废气旁通阀、EGR阀的开度,比较复杂,不做赘述】

2转速:发动机转速正比于曲轴输出端的扭矩、反比于变速箱输入端的阻力矩。曲轴输出扭矩已经解释过了,变速箱输入端的阻力矩来自于车轮,是所有车辆行驶阻力的体现。所以,发动机转速和扭矩、功率没有一一对应关系。挂上空挡,此时变速箱阻力矩非常低,轻踩油门就能达到二、三千转;后面拖一辆开启高动能回收的小鹏汽车,油门踩到底,可能都上不了2000转。

涡轮增压时代,发动机排量还有用吗?

3 功率:汽油发动机核心参数之一。单次做功能力(扭矩)和做功频次(转速)结合起来(扭矩*转速)就是功率。功率决定了汽车的动力性能。

4 扭矩、转速、功率之间的关系

扭矩越大,越能克服阻力矩来尽快提升转速,使发动机输出功率快速提高;发动机转速提高后,气缸进气量也会提高,扭矩又会变大,转速也会变得更高。

5 最大扭矩转速:把油门踩到底,在这个转速点或一个转速区间,进气量最大、喷油量最大。当转速超过最大扭矩转速,ECU会通过关小节气门或开启废气旁通阀来限制进气量,此时虽然驾驶员依然把油门踩到底了,但节气门并不是全开状态。限制扭矩主要是因为受制于缸体、缸盖、活塞连杆和曲轴强度,不能无限制提高;同时,扭矩过大,变速箱内的齿轮、轴也要相应强化,导致成本提高。

6 最大功率转速:把油门踩到底,在转速越过最大扭矩点后,虽然扭矩在下降,但扭矩*转速得到的功率却在提高,直到达到最大功率转速。越过最大功率转速点后,节气门进一步关闭,扭矩快速下降,此时虽然转速还在升高,但功率却在减小。限制最大功率的因素有高转速下充气效率低和发动机的散热能力。

最大功率转速通常在红线转速区附近,如果达到最大功率转速后即升档,则转速立即下降一千多转,输出功率掉一大截。此时反而不如向红线转速攀升,虽然功率在下降,但好歹不是断崖式下降。神车思域所用的CVT变速箱,在加速时可以通过不断调整传动比把发动机转速锁定在5500转的最大功率转速,避免了其他车型一档升二档、二档升三档掉1000多转速、降功率的情况。

基础理论讲完了,下面进入正题:

常见误区:“这台涡轮增压发动机1500转即可达到最大扭矩,日常驾驶比较轻快,适合城市路况”

大家看着发动机参数表上白纸黑字的“最大扭矩转速:1500~4000rpm”,对照自己的城市驾驶经验:车速在10~40km/h,油门踩深(行程)不超过30%,发动机转速通常在1500转左右。自然会认为这种发动机在低转速下就有大扭矩,更适合城市行驶了。

涡轮增压时代,发动机排量还有用吗?

但是,这些媒体没有说:发动机参数表写的是发动机外特性曲线,就是指发动机节气门全开工况下的参数,再简单一些就是地板油的情况下发动机的参数。并不是说发动机转速到了1450转就是最大扭矩了,发动机输出多少扭矩只和油门踏板行程相关。

下图是大众EA888 Gen.3B发动机的BSFC图(一种表示燃油经济性的参数图),纵坐标是扭矩、横坐标是转速,大家可以看到一个转速并不是仅仅对应一个扭矩,1600转时可能是20N.m的扭矩也可能是318N.m的扭矩,具体有多少,看油门踩了多深。另外,这张图最外面那根红色线就是发动机外特性曲线,发动机的运转工况不会突破这根线。

涡轮增压时代,发动机排量还有用吗?

真实的情况,小排量涡轮增压发动机并不适合城市频繁起步、加减速、蠕行跟车的路况。

这里的小排量是相对车重而言,比如1.3~1.4吨的车配置1.0T发动机、1.5~1.7吨的车配置1.5T发动机、2吨左右的车配置2.0T发动机,都属于小排量了。

发动机排量,也就是气缸容积,作用还是很大的,基础物理特性是无法改变的。下图是最大功率接近的1.4T涡轮增压发动机和2.0L自然吸气发动机的扭矩特性示意图,横坐标是时间,纵坐标是扭矩,工况是节气门全开(地板油)

涡轮增压时代,发动机排量还有用吗?

从驾驶员踩踏加速踏板到节气门开到位、吸入空气喷油燃烧、曲轴输出扭矩的响应时间通常是0.2秒。所以两车在怠速状态下同时把油门踩到底的话,0.2秒后1.4T涡轮增压发动机可以达到1.4升气缸容积进气量的扭矩,2.0L自然吸气发动机就是达到2L气缸容积进气量的扭矩。很明显,自吸发动机在这一瞬间扭矩比增压发动机大得多,扭矩大转速就攀升得快,功率也就提升得快;而增压发动机随着涡轮转速越来越快,进气量不断增加,扭矩也在不断提高,但在一定时间内,输出扭矩一直低于自然吸气,然后大幅超越自然吸气。反映出来就是,自吸车在前2、3秒会领先涡轮增压,然后涡轮车会快速追上。

示意图画的是地板油工况,就是假设两名驾驶员踩同样深度的油门,比如都踩25%,那前2秒一定是自然吸气快;所以小排量涡轮增压只能继续深踩油门,你基础排量小,你就得把油门踩得深,让节气门开度加大才能达到自吸的起步速度。

但是市区路况,一般没有持续踩踏加速踏板3秒以上的机会,在2~3秒内领先就已经足够了,比如下面这种情况:

涡轮增压时代,发动机排量还有用吗?

红绿灯起步,但对向只有一个车道,慢的车就要刹车然后并到后面去。如果左侧那辆车慢,然后右侧的后方车辆又跟得比较紧得话,左侧车就会很尴尬。

还有市区加塞和反加塞,99%的人都是多一事不如少一事,所以加塞基本以前车车头别进来结束。加塞和反加塞,靠的就是发动机基础排量,你开一辆小排量涡轮增压车是不是经常被老旧的桑塔纳、伊兰特、赛拉图这种自吸车加塞?虽然这些车跑零百加速肯定跑不过你,但人家在那1秒钟就是快。

再比如市区蠕行跟车,蠕行跟车都是靠怠速或极小油门,小排量涡轮增压就面临怠速或极小油门时扭矩不足,车非常肉,然后深踩一点吧动力爆发出来又蹿,市区拥堵路况驾驶感受非常累。

不明白的,可以去试驾280TSI迈腾/帕萨特和330TSI迈腾/帕萨特,不要在4S推荐的畅通路段,去拥堵路段试驾。当然了,试驾建议有驾龄的老司机进行,刚拿驾照的新手,试驾几乎感受不到什么,反正也不敢踩油门。

如果在市区行驶较多,买车时,一定要考虑车重和发动机基础排量间的关系,不能只看最大功率,个人建议如下:

涡轮增压时代,发动机排量还有用吗?

所以个人一直不建议选“凤尾”,宁愿在配置上省钱也不要在发动机上省钱。另外,可能大家认为“我反正就佛系开车,选小排量油耗低”,那咱下篇就聊整车油耗吧,但是佛系开车导致通行效率低真得好吗?

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全部评论 (100)
成都老帅哥
14
2019-09-29

加塞,佛系开车通行效率低是中国堵车的主要原因

飞一碗酸辣汤
4
2019-10-01

这种事儿不在车在人,每天都看见各种BBA在路上磨磨蹭蹭,q5开40超过去一看司机姐姐喝豆浆呢,呵呵呵

广龙先生
3
2019-09-29
会飞的海胆: 老司机一般都认你这个理,换车总是考虑排量问题,新司机还是看宣传,比如我怎么劝,办公室新小伙就是要买1.3T,并且认为动力不错。只好随他去吧。 1

被街上一堆1.6L自吸加塞到没脾气,然后怒挂S档提高动力响应,不到5天把一周的油烧完了。

广龙先生
12
2019-09-29
成都老帅哥: 加塞,佛系开车通行效率低是中国堵车的主要原因 1

加塞基本是被佛系逼出来的。

撸行僧
2
2019-10-02
飞一碗酸辣汤: 这种事儿不在车在人,每天都看见各种BBA在路上磨磨蹭蹭,q5开40超过去一看司机姐姐喝豆浆呢,呵呵呵 1

喝的什么豆浆…

yakumo_reimu
2
2019-09-30

大货车教做人系列…

toxic4mell
2
2019-09-29
fwsm: 谢谢楼主太致看懂了涡轮迟滞的原因,对着万有特性图看以什么原则怎么开省油? 1

提前松油门,观察红绿灯剩余时间控制车速,尽量减少急刹浪费动力就行

ccpoint
2
2019-09-29

排量大也不是电瓶车的对手[喜极而泣]

值友2627765756
1
2019-10-13

说的好,涡轮增压发动机是德国人骗国人。他们的发动机排放不合格,只能用涡轮来增加输出。反观日系车他们是按照环保要求通过提高热效率达到排放标准油耗降低。所有德系老车尾气年检很困难。

raspppoe
1
2019-10-12

大部分人鼓吹涡轮扭矩爆发区间靠前的时候不知道这最大扭矩转速是节气门全开时的参数,数据上扭矩差异很大的涡轮和自吸日常驾驶显然不会如此,事实上发动机扭矩根本就不用去关心,只需要关心单位时间内的功率输出就行了,这才是动力的本质,扭矩再大转速起不来一样没用。

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