內容概述:
- 排量概念
- 增扭方式
- 兩類內燃機的水平差異解析
【排量】燃油汽車汽車的專屬名詞,概念是內燃式熱機所有氣缸的「進氣或排氣·空氣流體體積總和」;內燃機是各類發動機中一種類型,“內”的概念指燃燒做功的動作在機體內部的“燃燒室”(氣缸里)完成;通過產生的熱能推動活塞連桿曲軸等機械結構運轉,以達到輸出動力的目的。
【燃燒做功】的本質是可燃物的氧化歡迎,汽柴油是通過燃油中的碳氫化合物與氧氣還原,在反應過程中分子不規則的劇烈運動是推動力的基礎;而熱能和光能其實只是反應的產物,熱能轉化動能的含義可以理解為“把反應過程定義為轉化熱能”,那么這與排量有什么關系呢?
知識點
1:每種燃料的熱值都是固定的,比如汽油的熱值為「44000KJ/KG」(每公斤4400千焦);而燃燒產生的熱能只有很小一部分可以轉化為機械能(動力),比例平均為35%左右,剩余部分會因為冷卻吸收、結構運動、進排氣壓力等因素損耗掉,或者說轉化為其他非動能的“無用功”。
這就要對排量有相當嚴格的要求了,因為燃料熱值固定,但是轉化損耗很大;想要獲得充足的能量(扭矩),只能通過燃燒更多的燃料來提高能量基數。
2:內燃機的噴油量等于單次做功燃料基數的概念,而燃燒多少汽油需要消耗多少氧氣,其比例是固定的14.7:1。
然而內燃機的進氣量大小會受到很多客觀因素的影響,如果以調整噴油量的方式控制進氣量則會“失準”;正確的方式是按照進氣量的標準計算噴油量,進氣量的大小自然是以排量大小決定了。比如2.0L(升)的四缸發動機,每組氣缸運行時吸入的空氣就是0.5L,噴油量則可以按照空氣燃料比的14.7:1計算油量,那么排量大小的區別也就很好理解了。
動力差異:
- 2.0L做功為「2.0÷4÷14.7」
- 1.5L做功為「1.5÷4÷14.7」
很顯然小排量的1.5L發動機噴油量肯定更低,在使用相同熱值燃料的前提下,燃燒產生的熱能轉化成為的扭矩就會小一些。比如2.0L自然吸氣發動機最大扭矩200N·m,但是1.5L最高也不過150N·m;
扭矩×轉速÷9549×1.36=馬力,扭矩小則馬力低,車輛的動力自然會差一些了;但是噴油基數小耗油量(油耗)也會更低,至少自然吸氣發動機是可以這樣評價,渦輪增壓機型就比較特殊了。
增扭方式
燃燒本質為氧化反應,氧氣濃度決定反應強度!
這是解析渦輪增壓發動機「排量特殊性」的基礎,要知道同樣以2.0L的排量為基礎,2.0Turbo增壓機的最大扭矩可以達到400N·m,而且這還只是汽油機的標準,柴油發動機的極限為480N·m(參考上柴π-雙渦輪機型)。
為什么相同排量的內燃機,用增壓技術后的扭矩會有這么大的提升呢?原因在于增壓器的本質是“空氣壓縮機”,進入內燃機進氣道的空氣被壓縮的更加“密實”(密度大);說白了就是通過壓力將空氣中的各類分子間隙壓小,實現標準“2.0L·空氣”含有的氧分子遠超標準大氣壓的水平,增壓其實是在增氧!
氧氣可以理解為催化氣體,其濃度越高則可燃物反應的強度就會越大;分子以更激烈的狀態不規則的在燃燒室內部撞擊活塞,活塞下行帶動曲軸運轉獲得的能量也就越大,輸出的轉矩自然會越高。
那么在2.0T增壓機可以達到4.0L-自然吸氣發動機的水平后,燃油汽車的排量概念就被顛覆了;想要獲得強勁的動力只需要選擇TURBO機型,自然吸氣發動機的未來基本被這種技術否定了。不過因自然吸氣結構的制造成本比較低,所以價格相對低一些的車輛也還有使用。
總結:關于排量的話題就聊到這里了,兩類機型是都是排量越大性能越強且油耗越高,增壓機增氧雖然能提升扭矩,但如果同時提升排量當然也可以讓扭矩進一步升高。比如3.0T-V6就有500N·m左右的水平,4.0-V8則能達到接近700N·m,大扭矩帶來的是高功率和大馬力。
但是在“增壓時代”中,最適合家用代步汽車的還是「1.5-2.0T」,畢竟家用車是要考慮油耗開支的。
編輯:天和Auto-汽車科學島
天和MCN授權發布
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