“涡轮增压器迟滞,机械增压器零迟滞,所以后者更好”
这个说法对吗?
一般观点认为是对的,但事实确实大错特错。什么是迟滞?对于增压器而言就是指“什么时候开始增压”,比如某台发动机的最大扭矩参数为300N·m(1500~4500rpm),它的增压器就是“从1500rpm”开始运转,在此之前都不转动;那么如果是400N·m(2750~4250rpm),这台发动机难道就是在800~2750rpm区间都不运转,到2750转的这一瞬间忽然达到每分钟数万甚至十余万转以实现最大扭矩吗?很显然这是扯淡呢。参考下图。
涡轮增压器其实说来感觉“高大上”,实际理解为“气动鼓风机”就行——自然吸气发动机安装增压器的时候会改变排气歧管,歧管会先连接增压器的涡轮再连接排气系统;这种发动机在运行时会产生每分钟数百升的尾气,在狭窄的进气歧管里会产生非常强的气流。气流经过涡轮就会吹动使其运转,多强的气流才能使其运转呢?
大致标准为:
900rpm
1000rpm
1100rpm
这是最常见的三个标准,对应的怠速基本都是800rpm。也就是说增压器只是在怠速的时候不运转,这样的设定是对的,因怠速也要增压则会提升怠速时的温度和压力,这会一定程度的影响发动机的使用寿命。而稍微触碰油门就会让发动机的怠速转速瞬间升高很多,过程中就能让尾气开始启动增压器涡轮运转。
「线性增压」并不是只有机械增压器才能实现,以上述300N·m(1500~4500rpm)为参考,在起步瞬间的900-1500rpm区间内,涡轮转速就是线性提升,对应线性提升的是增压压力、也就是扭矩。在1500转以内为扭矩和转速同步提升,在1500-4500转区间为扭矩不变、依靠转速的线性升高提升输出功率和马力,超过4500转为扭矩线性下降、功率依靠转速的持续线性拉升而升高,三个阶段的衔接是很顺畅的,不存在迟滞和突兀的问题。
感觉到涡轮增压发动机突兀无非是把“高性能”理解为突兀,比如3.0L-V6发动机的最大扭矩也是300N·m,和1.5T相当,但是自吸发动机的300N·m要到平均4000转这一瞬间才能爆发,在此之前的扭矩是线性增长的,说白了就是会弱很多。这些发动机看似排量大但性能弱,低转速区间因扭矩低而非常弱;反之涡轮增压发动机实现了中低转速区间直接达到最大扭矩并不变,动力感受就会好得多了。
再参考400N·m(2750~4250rpm)这台发动机(真实存在但已停用),它的涡轮增压器介入转速是1100转,在1100-2750转区间为增压压力和扭矩的线性增长,过程自然也是很平顺的。至于到2750转才让涡轮增压器达到最高转速也不是因为增压器做不到1500甚至1250转即达到最高转速,而是刻意将其打造为类似于自然吸气发动机的动力曲线,这是一种“情怀设定”。当然也有避免在过宽的转速区间内维持最大扭矩而导致发动机使用寿命缩减的考量,不过核心还是技术水平达不到。
这就是涡轮增压发动机的特点,它并不迟滞。(下图超过1000转对应扭矩超过200N·m,2.0四千转也只是这个标准,这是台2.0T发动机的动力曲线,不增压可能做到吗?)
机械增压发动机同样不迟滞,但做不到高效率和高强度增压
机械增压器通过皮带连接发动机的曲轴带轮,以转动的曲轴带动运转;这种设定当然会是线性的,因为曲轴转速的提升会绝对线性,增压压力的增长也就不例外了。但是量产代步车的转速都很低,汽油机能真正达到7000转而不断油保护的选项都是极少的;那么依靠放大曲轴转速的机械增压器,它的极限转速又能有多高呢?
这种增压器的转速普遍偏低,增压效果远不如涡轮增压器;比如3.0T的涡轮增压机可以超过500N·m,3.0S机械增压机普遍在400-450N·m区间,动力的悬殊过大决定了机械增压器必然是非主流。
重点:曲轴升高转速机械增压器也才能同步升高转速,曲轴转速足够高增压器转速才能足够高;所以这种增压器实现最高转速对应的发动机转速都是很高的,比如某英系车使用的3.0S发动机最大扭矩转速区间仅为4500-5000rpm,是不是很差呢?
低转速区间实现不了最大扭矩,动力就会偏差一些,想要理想的动力就只能拉升转速,耗油量则会高一些;这就是为什么机械增压器会被涡轮增压器取代的原因,是不是很简单。