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名词解释:

发动机

自然吸气

涡轮增压

机械增压

电子涡轮

想要选择到优秀的燃油动力汽车,最起码要了解这五个名词的概念。

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汽车的发动机又称之为“引擎”,这是应为「engine」的音译;习惯于释义称呼则称之为发动机,只有极少数地方习惯于使用音译,所以引擎实际是个没有什么意义的舶来词。燃油汽车使用的发动机是往复循环式内燃机,是热机的一种,本质是在机体内部的气缸里燃烧燃油,通过燃烧产生的热能转化为驱动力的机器。

发动机包括内燃机、内燃机不能代表发动机,电动汽车使用的永磁同步电机、船舶舰船使用的蒸汽轮机或电机都是发动机;内燃机其实是(热)效率几乎最低的发动机,这种机型主要是小型化的特点适合汽车使用。而真正因热效率过低,于是才有了各种增压技术。

【L】是用于标注发动机排量的字母,单词可以用liter/litre两个,区别是美式和英式英语的区别;内燃机的排量比如1.5L/2.0L,它的含义是发动机所有气缸的总容积可以容纳1.5或2.0升的空气。

以直列四缸发动机为参考,1.5L的每个气缸容积为“1.5÷4=0.375L”,2.0L则是每个气缸容积0.5L;排量是衡量内燃机性能与油耗的重要参考,因为油门控制的实际为发动机的节气门,也就是控制发动机的进气量。喷油量是按照进气量并以固定的空气燃料比例计算,一般空燃比都是14.7:1,可以理解为喷油量是进气量的1/14.7(分之一)。

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【NA】才自然吸气发动机的意义,2.0L的意思只是发动机的排量是2.0升,2.0L-normallyaspirated是“2.0升自然吸气发动机”的概念。这种进气技术是比较落后的,因为进气量的增长依靠的是“拉升转速”。

内燃机的曲轴转速越高则活塞在气缸里往复循环的动作越快,下行速度快则产生的吸气负压力大,从进气门才能吸入更多的空气;NA发动机一般只能在4000转左右的某个转速节点——也就是某一转速的瞬间才能达到最强负压力,吸入的空气也才是标准的排量。比如某款2.0L-NA的最大扭矩是200N·m(4000rpm),该发动机其实只有在4000转这一瞬间才是真正的2.0L,≤3999rpm、≥4001rpm都会出现进气量和扭矩的下滑,在这些转速区间内都等于小排量发动机,所以NA的动力是很差的。

【T-turbo】指废气涡轮增压器。内燃机在运行的时候会产生废气,因为吸入的空气和燃油的燃烧只是一种化学反应,反应后并不会让物质和能量凭空消失;燃烧完成后需要通过排气门排出废气,而且排气量会非常大、排气压力会非常高,每分钟可以排除数百升的废气哦。

NA的废气是直接排出(被浪费),turbo技术则是从排气歧管引出一条管路,在管路中增加一台压气机(增压器);废气驱动压气机的废气涡轮运转,废气涡轮带动进气管道中的压气涡轮运转。压气涡轮能够以每分钟数万甚至十余万转的高转速运行,这就能增加吸气的压力,同时能将吸入的空气压缩变小(体积变小则氧分子数量增加);氧分子增多会增强燃油燃烧的速度,而且能让发动机在很宽的转速区间内按照标准排量容积吸入空气,参考下图。

涡轮增压器可以实现的结果能这样理解:

turbo让内燃机在更快的转速范围内,实现进气喷油量与排气相同;自然吸气发动机往往只能在一瞬间实现进气喷油量有排量相同,T的排量更“真实”、NA的排量很“虚”。

增氧可以让燃油实现“富氧燃烧”,氧浓度越高、等量燃油燃烧充分性越强,燃烧越充分则转化出的热能越多则动力越强——turbo技术以“增加氧气不增燃油”的方式实现扭矩的提升,扭矩提升则功率提升;NA技术使用低氧浓度空气助燃,且助燃的不是标准排量的燃油量,动力自然会更差。所以自然吸气发动机只有些入门级的汽车和日系汽车使用,高性能车会使用涡轮增压机,想要节油也要用涡轮增压机,要知道柴油动力的客车与货车都用turbo技术。

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【S-mechanicalsupercharging】指“机械增压器”,这是种几乎被完全淘汰的技术,现阶段貌似只有不足五个品牌的车辆使用这种技术,而量产汽车品牌有数百个。但是却有些动力非常差的NA动力汽车会通过加装机械增压器来小幅提升动力,比如一些日系汽车的轿车和非承载式老旧越野车,由此可见其技术定位了。

这种增压器其实是通过皮带连接增压器的带轮和发动机的曲轴,发动机运转则增压器运转;但是家用汽车的转速限制很低,高标准也不过是7000转左右,机械增压器的转速只能小幅进行放大。增压器涡轮转速过低则增压(提升扭矩)的效果差,扭矩会比相同排量的废气涡轮低得多;而且增压器运转的过程本就会损耗曲轴的转矩(扭矩),做一道减法之后的效果会更差。

这就是机械增压器的概念,这种增压器还不如“电子涡轮增压器”;不过这里所谓的电涡不是某些汽配市场销售的“电子风扇”,真正电涡轮也可以达到数万转的转速,而且也是起步瞬间即可进行高效率增压,低转速起步用电子涡轮、高转速时配合废气涡轮的效果会比较好,所以F1赛车也会用电涡轮。

不过不论什么涡轮最终都会被淘汰,因为电机起步瞬间就能爆发最大扭矩,内燃机增压技术无非是想要让低转速扭矩足够大,但技术原理决定了永远追不上电机。

因为动力电池组可以在起步瞬间向电机输出最大的电流,电流的传输速度仅次于光速,起步瞬间当然就能爆发最大扭矩;所以燃油汽车可以使用废气增压技术,配合小功率的BSG电机在起步辅助输出动力;高标准的车辆则是涡轮增压内燃机配合大功率永磁同步驱动电机来提升性能并降低能耗,最终都会被电动汽车取代。

编辑:天和Auto-汽车科学岛

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