纯干货:自然吸气、涡轮增压以及机械增压的优劣

2019-12-01 14:53:37 

声音和能量总是所有汽油头不可分割的结。

尽管新能源汽车由于其不利的零起动性能,已经能够在加速时随机压碎内燃机,但在许多人看来,没有噪音的汽车是没有灵魂的。幸运的是,在“大趋势”完全普及之前,你仍然有机会拥有一台可以带给你无限激情的内燃机。

然而,随着内燃机至今的发展,除了经典的自然进气外,还衍生出许多不同的增压型式,它们在工作原理和进气模式上都有很大的不同。即使在排量相同的发动机上,由于技术不同,最终动力性能也会完全不同。

目前,常见的内燃机类型主要分为三种:自然吸气式、涡轮增压式和机械增压式。所以今天让我们来谈谈它们各自的优缺点。

自然吸气

作为内燃机中最经典的进气方式,自然进气是指汽车在没有增压器的情况下,利用大气压力将空气压入燃烧室。

自然吸气发动机的最大优点是在相同功率的前提下,功率输出极线性且平滑,功率响应也非常灵敏,这就是许多老司机所说的“跟随步骤”。

此外,与增压发动机相比,自然吸气发动机在技术上更加成熟和稳定,极端情况下的故障概率相对较低,这也是硬核越野发动机多年来一直偏好大排量自然吸气发动机的原因。

然而,它的短板也是显而易见的。为了获得更大的功率,有必要相应地增加气缸的数量和排量,这显然违背了当今的各种环境保护政策。此外,在相同排量下,自然吸气发动机的动力性能完全落后于增压发动机,这也是市场上自然吸气车辆数量减少的原因之一。

涡轮增压机

涡轮增压发动机是目前汽车市场当之无愧的主流。甚至旗舰车型奥迪q7、宝马7系列和沃尔沃xc90也放弃了曾经的大排量自然吸气发动机,转而使用2.0t涡轮增压发动机。虽然接受人可能有些困难,但就实际动机而言,还是相当令人满意的。

事实上,涡轮增压的本质非常简单,即利用发动机的排气来驱动涡轮压缩进气,使发动机能够在同一单位时间内迫使更多的空气燃料混合物进入气缸进行压缩、燃烧和爆炸,从而在相同转速下获得比自然进气更好的动力性能。换句话说,实际上是在发动机的进气端安装一个强制进气“吹风机”。

因此,正是因为涡轮增压与进气模式中的bug具有相同的优点,所以它可以很容易地从小排量发动机中挤出惊人的功率。例如,经典三菱4g63t涡轮增压发动机的排量只有2.0l,但经过一系列强化和增压值后,可以产生数千马力,千万别忘了这只是一台四缸发动机。然而,如2jz和rb26dett也是涡轮增压阵营的杰出代表。

与自然吸气发动机依靠增加转速来获得最大扭矩的性能相比,涡轮增压发动机将呈现从起始转速开始的扭矩平台,只要在平台间隔内能够获得最大扭矩。一些发动机也可以从2000转/分钟到5000转/分钟被激发,并在没有死角的情况下在各个方向滥用na。

然而,涡轮增压的缺点也很明显。由于高温会加速发动机机油和金属的氧化,涡轮增压发动机必须选用耐高温、抗氧化性能好的优质发动机机油,换油周期也会相应缩短,因此不容易产生氧化物,这也使得涡轮增压发动机的使用成本相对较高。

此外,涡轮增压发动机在舒适性和功率可控性方面也有某些缺点。当涡轮机处于正压时,加速度有相对明显的变化,这通常被称为“非线性”。有些人喜欢这种流泪的感觉,但有些人不喜欢。与此同时,涡轮增压的扭矩要么处于低潮,要么在受到激励时,直接达到最高点。驾驶员很难精确控制两者之间的某个扭矩输出,这在城市拥堵情况下更加明显。

增压器

接下来要提到的机械增压可能是每个美国肌肉车爱好者最喜欢的发动机类型。

虽然机械增压和涡轮增压都是强制进气方案,但它们的工作原理完全不同。机械增压主要是通过发动机曲轴的动力驱动机械式空气压缩机旋转来压缩空气,因此在工作过程中会对发动机本身输出的动力造成一定程度的损失。

因为增压器直接由曲轴驱动,所以当发动机运转时增压器开始工作。这也使得增压发动机在低速时具有优异的扭矩输出,并且空气压缩根据发动机速度线性增加,而此时没有涡轮增压发动机的突然介入,并且没有涡轮增压发动机的缓慢滞后。在大多数情况下,您可以将其视为自然吸气发动机。

然而,一旦发动机高速运转,增压器造成的发动机功率损失也会增加。换句话说,只有当失去更多马力时,增压器才能提供更多动力。此外,与经常带来100%马力增加的涡轮增压相比,机械增压最多只能带来46%的马力增加。因此,增压发动机要求非常高的质量,这导致目前市场上很难见到小排量增压发动机。

不仅如此,机械增压特有的噪音对于许多主机厂来说也是不可接受的。全速运转时,增压器会发出极高频率的噪音,听起来非常像孩子在哭或喵喵叫。只要司机不松开油门,噪音就不会停止。当然,如果你能沉浸在这种独特的声音中,那么一切都不是问题。

最后,得出结论,随着今天日益严格的排放标准,自然吸气发动机已经陷入两难境地,排量小,功率差,排量大,油耗高。因此,自然吸气发动机注定会逐渐被边缘化。然而,机械加压或多或少与自然吸入有着相同的命运。不需要小规模的流离失所,而大规模的流离失所政策是不友好的。因此,在未来,小排量涡轮增压器将在所有类型的车辆中变得越来越受欢迎。

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