在汽车领域,我发现这么多年了,依然存在许多错误的观点。这些观点大部分是汽车媒体灌输给大家的,我分辨不清他们是真傻还是装傻,但他们确实做到了指鹿为马。我写这篇文章,就是希望扭转一下汽车方面流传甚广的误区,指导大家更好地选到心仪的车辆。文章会有一些理论性的东西,但我尽量用简单易懂的方式来说明。
作者背景:本人并非汽车行业人士,因为曾经买过一台发动机很差劲的车,所以为了下一次不再上当,业余时间钻研了2年发动机原理。我大学专业是热能与动力工程,自学这个也是驾轻就熟。
基础知识
先写一些汽油发动机的基础知识,以方便大家理解。
1 扭矩:四冲程活塞式发动机的扭矩代表了单个活塞在做功行程的做功能力。当火花塞点燃气缸内压缩的油气混合气后,气体膨胀推动活塞做功,活塞连杆又带动曲轴旋转,最终在曲轴输出端产生扭矩。油喷的越多,则该次活塞做功时产生的扭矩越大;喷油量又取决于气缸进气量,空气多、油少,则不易点燃;空气少、油多,则会有部分雾化汽油无法完全燃烧,导致发动机热效率降低。理论空燃比是14.7比1,意思就是吸入14.7克的空气就喷1克的汽油,这样最经济。
汽车油门(学名加速踏板)控制的是发动机气缸节气门的开度,即控制进气量。ECU(发动机控制单元)根据空气流量传感器的数据自动调节喷油量以匹配进气量。所以,进气量越大,喷油量越大,扭矩越大。【这段话可能被杠,我表述的是基本控制原理,新型发动机在控制时会同时计算电子节气门、废气旁通阀、EGR阀的开度,比较复杂,不做赘述】
2 转速:发动机转速正比于曲轴输出端的扭矩、反比于变速箱输入端的阻力矩。曲轴输出扭矩已经解释过了,变速箱输入端的阻力矩来自于车轮,是所有车辆行驶阻力的体现。所以,发动机转速和扭矩、功率没有一一对应关系。挂上空挡,此时变速箱阻力矩非常低,轻踩油门就能达到二、三千转;后面拖一辆开启高动能回收的小鹏汽车,油门踩到底,可能都上不了2000转。
3 功率:汽油发动机核心参数之一。单次做功能力(扭矩)和做功频次(转速)结合起来(扭矩*转速)就是功率。功率决定了汽车的动力性能。
4 扭矩、转速、功率之间的关系:
扭矩越大,越能克服阻力矩来尽快提升转速,使发动机输出功率快速提高;发动机转速提高后,气缸进气量也会提高,扭矩又会变大,转速也会变得更高。
5 最大扭矩转速:把油门踩到底,在这个转速点或一个转速区间,进气量最大、喷油量最大。当转速超过最大扭矩转速,ECU会通过关小节气门或开启废气旁通阀来限制进气量,此时虽然驾驶员依然把油门踩到底了,但节气门并不是全开状态。限制扭矩主要是因为受制于缸体、缸盖、活塞连杆和曲轴强度,不能无限制提高;同时,扭矩过大,变速箱内的齿轮、轴也要相应强化,导致成本提高。
6 最大功率转速:把油门踩到底,在转速越过最大扭矩点后,虽然扭矩在下降,但扭矩*转速得到的功率却在提高,直到达到最大功率转速。越过最大功率转速点后,节气门进一步关闭,扭矩快速下降,此时虽然转速还在升高,但功率却在减小。限制最大功率的因素有高转速下充气效率低和发动机的散热能力。
最大功率转速通常在红线转速区附近,如果达到最大功率转速后即升档,则转速立即下降一千多转,输出功率掉一大截。此时反而不如向红线转速攀升,虽然功率在下降,但好歹不是断崖式下降。神车思域所用的CVT变速箱,在加速时可以通过不断调整传动比把发动机转速锁定在5500转的最大功率转速,避免了其他车型一档升二档、二档升三档掉1000多转速、降功率的情况。
基础理论讲完了,下面进入正题:
常见误区:"这台涡轮增压发动机1500转即可达到最大扭矩,日常驾驶比较轻快,适合城市路况"
大家看着发动机参数表上白纸黑字的"最大扭矩转速:1500~4000rpm",对照自己的城市驾驶经验:车速在10~40km/h,油门踩深(行程)不超过30%,发动机转速通常在1500转左右。自然会认为这种发动机在低转速下就有大扭矩,更适合城市行驶了。
但是,这些媒体没有说:发动机参数表写的是发动机外特性曲线,就是指发动机节气门全开工况下的参数,再简单一些就是地板油的情况下发动机的参数。并不是说发动机转速到了1450转就是最大扭矩了,发动机输出多少扭矩只和油门踏板行程相关。
下图是大众EA888 Gen.3B发动机的BSFC图(一种表示燃油经济性的参数图),纵坐标是扭矩、横坐标是转速,大家可以看到一个转速并不是仅仅对应一个扭矩,1600转时可能是20N.m的扭矩也可能是318N.m的扭矩,具体有多少,看油门踩了多深。另外,这张图最外面那根红色线就是发动机外特性曲线,发动机的运转工况不会突破这根线。
真实的情况,小排量涡轮增压发动机并不适合城市频繁起步、加减速、蠕行跟车的路况。
这里的小排量是相对车重而言,比如1.3~1.4吨的车配置1.0T发动机、1.5~1.7吨的车配置1.5T发动机、2吨左右的车配置2.0T发动机,都属于小排量了。
发动机排量,也就是气缸容积,作用还是很大的,基础物理特性是无法改变的。下图是最大功率接近的1.4T涡轮增压发动机和2.0L自然吸气发动机的扭矩特性示意图,横坐标是时间,纵坐标是扭矩,工况是节气门全开(地板油)
从驾驶员踩踏加速踏板到节气门开到位、吸入空气喷油燃烧、曲轴输出扭矩的响应时间通常是0.2秒。所以两车在怠速状态下同时把油门踩到底的话,0.2秒后1.4T涡轮增压发动机可以达到1.4升气缸容积进气量的扭矩,2.0L自然吸气发动机就是达到2L气缸容积进气量的扭矩。很明显,自吸发动机在这一瞬间扭矩比增压发动机大得多,扭矩大转速就攀升得快,功率也就提升得快;而增压发动机随着涡轮转速越来越快,进气量不断增加,扭矩也在不断提高,但在一定时间内,输出扭矩一直低于自然吸气,然后大幅超越自然吸气。反映出来就是,自吸车在前2、3秒会领先涡轮增压,然后涡轮车会快速追上。
示意图画的是地板油工况,就是假设两名驾驶员踩同样深度的油门,比如都踩25%,那前2秒一定是自然吸气快;所以小排量涡轮增压只能继续深踩油门,你基础排量小,你就得把油门踩得深,让节气门开度加大才能达到自吸的起步速度。
但是市区路况,一般没有持续踩踏加速踏板3秒以上的机会,在2~3秒内领先就已经足够了,比如下面这种情况:
红绿灯起步,但对向只有一个车道,慢的车就要刹车然后并到后面去。如果左侧那辆车慢,然后右侧的后方车辆又跟得比较紧得话,左侧车就会很尴尬。
还有市区加塞和反加塞,99%的人都是多一事不如少一事,所以加塞基本以前车车头别进来结束。加塞和反加塞,靠的就是发动机基础排量,你开一辆小排量涡轮增压车是不是经常被老旧的桑塔纳、伊兰特、赛拉图这种自吸车加塞?虽然这些车跑零百加速肯定跑不过你,但人家在那1秒钟就是快。
再比如市区蠕行跟车,蠕行跟车都是靠怠速或极小油门,小排量涡轮增压就面临怠速或极小油门时扭矩不足,车非常肉,然后深踩一点吧动力爆发出来又蹿,市区拥堵路况驾驶感受非常累。
不明白的,可以去试驾280TSI迈腾/帕萨特和330TSI迈腾/帕萨特,不要在4S推荐的畅通路段,去拥堵路段试驾。当然了,试驾建议有驾龄的老司机进行,刚拿驾照的新手,试驾几乎感受不到什么,反正也不敢踩油门。
如果在市区行驶较多,买车时,一定要考虑车重和发动机基础排量间的关系,不能只看最大功率,个人建议如下:
所以个人一直不建议选"凤尾",宁愿在配置上省钱也不要在发动机上省钱。另外,可能大家认为"我反正就佛系开车,选小排量油耗低",那咱下篇就聊整车油耗吧,但是佛系开车导致通行效率低真得好吗?
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