TURBO知識篇:發動機的渦輪增壓增壓器最大扭矩轉速越低越好嗎?

2020-11-22 汽車科學島

TURBO渦輪增壓發動機的最重要參數:峰值扭矩在多少轉介入,能在多大的範圍內維持。這兩項參數成為了「決定」發動機優劣的核心因素,然而這並不能夠一概而論,因為不同排量的發動機、匹配不同車型的發動機需要不同的調校,有些車型適合的正是「遲滯」的增壓器。

<2.0升排量發動機適合高效增壓器

以主流的1.5T渦輪增壓發動機為參考:採用高燃效缸內直噴技術的優秀機型,其最大扭矩平均只在265N·m左右,這是什麼水平呢?分析一臺車性能強弱的參數為馬力,馬力的計算公式為【(rpm×N·m÷9549)×1.36=PS】(N·m扭矩單位/rpm轉速單位/PS馬力單位)。在了解了馬力計算方式後,這種機器需要怎樣的增壓器也就很明了了。

計算題1:假設增壓器效率很低,在3000~5000轉維持峰值,介入轉速為1200轉。

3000轉輸出馬力113PS4000轉輸出馬力150PS5000轉輸出馬力188PS這三組數據看似還是不錯的,驅動1500公斤左右的汽車會有合格的動力體驗。但是在1500轉時只能輸出小40PS的馬力,2500轉時只能輸出80PS左右,這兩個動力標準驅動1.5噸的汽車就會很吃力了。那麼想要獲得合理的加速體驗就得把轉速拉升至3000轉以上,而高轉速等於高油耗。

計算題2:假設增壓器效率很高,可以在1400~3000轉維持峰值,介入轉速為1000轉。

1500轉輸出馬力為56PS2000轉輸出馬力為75PS3000轉輸出馬力為113PS這一組參數有相比第一題的參數有明顯領先優勢,雖然在中低轉速區間仍舊不會有強勁的動力感受,但只是對於普通代步需求而言是合格了。而在3000轉之後依靠轉速的升高同樣可持續提高輸出馬力,所以高轉性能仍舊不差。重點:在中低代步轉速區間不用考慮頻繁的拉高轉,油耗自然可以降低一些了。這就是小排量的發動機需要高效率增壓器的原因,簡單總結為:扭矩基數小就要更早的全力發力!

≥2.0T的性能車

綜上所述,小排量增壓機需要的是高效率的增壓器,小排量汽車又是保有量最大的汽車,於是形成了一種汽車增壓器就該這一的錯覺。真正的中大排量性能機是不用這麼調校的,否則車輛會非常難以控制;比如某臺高性能2.0T發動機有200kw/400N·m的動力儲備,假設其增壓器能夠在1250~4000轉之間維持峰值扭矩,加速感會怎樣呢?

這臺機器在1500轉可輸出85馬力,2500轉可輸出142馬力,3500轉可輸出200馬力。1PS米制馬力的概念是驅動75公斤物體以一米一秒速度逸動,實現起步是就有超80馬力的動力,車輛的輕量化水平足夠高(比上述1.5T汽車更輕),那麼這臺車在起步瞬間就會以「高性能戰鬥姿態」竄出去,輕鬆拉升到3000轉時在大部分道路上也就超速了。這種性能車適合有相當駕駛技術的用戶使用,然而大部分汽車用戶的駕駛技術僅限於「會開」。

重點:上述性能機是存在的,如此調校不僅會讓加速對一般用戶而言變得危險,同時這種高性能對於沒有良好駕駛技術,以及對高性能車毫無概念的用戶而言——直觀感受叫做「衝」,弱弱的平順加速是大多數汽車用戶對優秀車輛的理解,即使高性能汽車也應該「平順一些」。所以為了滿足用戶的需求,以及實實在在的區分一臺發動機的「性能轉速」與「代步轉速」區間的差異,真正的優秀TURBO發動機應該是下面這種姿態。

≥2.0T的性能代步車

假設某臺2.0T發動機的最大扭矩還是200kw/400N·m,但增壓器需要在2500/2750/3000轉才能達到最高轉速(實現最強增壓/發動機最大扭矩)。我們挑出其中的3000轉標準,其增壓器的持續範圍假設為3000~4000轉,介入轉速為1000轉;介入轉速的概念是發動機運行轉速的排氣壓力剛好開始驅動增壓器渦輪旋轉的節點,那麼在1000~3000轉之間則是線性的提升渦輪轉速,也就是線性提升增壓器的增壓壓力,這種體驗會如何呢?

不精確地計算了,大致標準如下。

1500轉60PS2000轉90PS2500轉130PS3000轉170PS3500轉200PS4000轉220PS這條動力曲線如何呢?在正常代步的中低轉速區間輸出馬力線性的增長,這一過程會相當平順;同時輸出馬力也達到高性能的水平,平順的加速也會很強勁。但相比3000~4000轉的輸出馬力會有較大的差異,這種特殊調校就是讓代步感受很舒服,而在需要性能時隨時可以獲得誇張的加速感受。

總結:高效率的增壓器不見得適合所有車型,中大排量發動機如果增壓器太過積極的話,車輛的駕駛難度則會非常的高。同時發動機長期處於極限高溫高壓的運行狀態也會影響使用壽命,這是大部分高性能轎跑車總會問題不斷的原因——樂趣型汽車要付出的成本會更高。所以一些看似增壓器遲滯的中大排量發動機實際是最理想的類型,就是這樣了。

編輯:天和Auto-汽車科學島

責編:天和MCN

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