渦輪增壓的壞處渦輪增壓利與弊 _生活密碼

分析兩大類內(nèi)燃機的有什么不同之處，首先要對所謂的汽車發(fā)動機有一個清晰的概念。燃油動力汽車裝備的發(fā)動機為活塞式往復(fù)循環(huán)內(nèi)燃式熱機，這是一種通過燃燒燃油產(chǎn)生熱能，利用熱能轉(zhuǎn)化為機械能的發(fā)動機。運行步驟包括四步，分別為：進氣噴油，壓縮蒸發(fā) ，膨脹做功，排氣循環(huán) 。由于共計四步驟所以這種機器也叫做“四程沖內(nèi)燃機” ，其中用作解析這一問題的核心是第三步驟，參考下圖。

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名詞解釋&概念解析T_turbo，釋義為渦輪NA_naturally aspirated，釋義為自然吸氣L_liter ，釋義為公升（容量單位）大多數(shù)汽車愛好者都以「T/L」區(qū)分渦輪增壓或自然吸氣發(fā)動機，然而“某某L”指的只是發(fā)動機的排量共有多少公升，并不代表真正的自然吸氣技術(shù) 。準(zhǔn)確的稱謂應(yīng)該是“1.5NA”/“2.0NA”，那么什么是NA呢？

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NA_自然的吸取空氣，這里的關(guān)鍵詞是「吸氣」而不是進氣。內(nèi)燃式發(fā)動機的活塞往復(fù)運轉(zhuǎn)會產(chǎn)生負(fù)壓吸力，運行過程中會通過進氣管路，并配合正面撞風(fēng)的風(fēng)阻由外往內(nèi)的吸入空氣。這是內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)特點帶來的特殊進氣方式，Turbo渦輪增壓發(fā)動機也不例外的會有吸氣功能，只是吸入空氣后會通過一次壓縮后再送入發(fā)動機燃燒室（此為核心差異/初衷放在第三章說明）。

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為什么要渦輪增壓&什么是增壓？通俗的解釋渦輪增壓器，其本質(zhì)就是一組「空氣壓縮機」：把大體積的空氣壓縮成小體積，這是壓縮的概念。可以把空氣想象成一團棉花糖， NA發(fā)動機通過吸力吸入正常體積的棉花糖并“吃掉” ， Turbo發(fā)動機則是把更大一團棉花糖壓縮成與NA吸入棉花糖相同的體積，之后再“吃掉”——想一個問題：Turbo壓縮后的棉花糖雖然體積與NA吸入的相同，但實際量是不是要多一些呢？這就是壓縮的作用，棉花糖是糖分也是人體需要的能量，壓縮空氣則是發(fā)動機需要能的能量源。

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知識點1：沒有減少！棉花糖能被壓縮是因為“糖絲”之間有很大的空隙，空氣能被壓縮也是因為各種分子之間同樣有間隙。壓縮的概念是通過外力將各個分子推到緊湊一些，也就是讓分子之間的間隙小一些；假設(shè)1升空氣中有“2095個氧分子”（常壓氧濃度為20.95%），那么把1.5升空氣擠壓（壓縮）到1升的大?。ㄌ寤曜跡醴腫又淶募湎侗湫×?，但是「1升壓縮空氣」中就會有“3142.5個氧分子” 。Turbo渦輪增壓技術(shù)的真正目的正是增加空氣中的氧氣，這是為什么呢？

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知識點2：燃燒的基礎(chǔ)是氧氣！燃油燃燒是一種氧化還原反應(yīng)，沒有氧氣即使溫度再高燃油也無法燃燒。也就是說常壓空氣中20.95%的氧氣是至關(guān)重要的，因其為燃料的催化氣體，但是這一壓縮空氣又有什么關(guān)系呢？這里的關(guān)鍵點是反應(yīng)催化的效率（程度），在固定的時間內(nèi)為燃油輸送不等量的氧氣，分子運動的強度就會有不同程度的狀態(tài)，參考以下三個條件。
固定時間標(biāo)準(zhǔn)固定燃油量氧氣越多則固定量燃油反應(yīng)過程中的運動強度越積極，燃燒的概念參考下圖（僅參考分子運動狀態(tài)/燃燒狀態(tài)）

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扭矩為王-Turbo技術(shù)的初衷綜上所述，面對等量的燃油，發(fā)動機供給其等量空氣中的氧氣越多則分子運動狀態(tài)“越興奮” 。這里的燃燒反應(yīng)分子運動正是推動活塞曲軸往復(fù)運轉(zhuǎn)的動力源，至于所謂的熱能可理解為「結(jié)果/計量參考」。因為運動才會產(chǎn)生熱能，熱能本就是反應(yīng)的結(jié)果，但是通過這個結(jié)果可以反推并區(qū)分分子運動狀態(tài)強弱——運動強度越大，摩擦產(chǎn)生的熱能才會越高，那么同樣單位的燃油面對不同濃度的氧氣，從常壓20.95%開始會有怎樣的變化呢？參考下圖。

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上圖為壓縮后的空氣，各個濃度等級燃燒產(chǎn)生的火焰溫度（常壓空氣與汽油為1200攝氏度）。由此可見通過壓縮高濃度空氣可促進燃油反應(yīng)強度的加強，那么在固定的時間范圍內(nèi)，各類分子運動的強度越大產(chǎn)生的動能與摩擦產(chǎn)生的熱能就會越高。如果這種描述還不太好理解的話，舉個簡單例子吧。
NA發(fā)動機2000rpm-20.95%氧濃度做功產(chǎn)生「150N·m」扭矩Turbo發(fā)動機2000rpm-25%的氧濃度做功產(chǎn)生「300N·m」扭矩（數(shù)據(jù)并未計算/僅為概念參考）這就是渦輪增壓技術(shù)的真正作用：提升扭矩。
四程沖內(nèi)燃機的每個步驟需要時間，且運動的時間是相對一致的。

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假設(shè)兩臺機器膨脹做功沖程的時間都是100毫秒，NA發(fā)動機因為“缺氧”只能緩慢運動實現(xiàn)反應(yīng)出150N·m的扭矩，T發(fā)動機以“富氧”狀態(tài)獲得了更多的能量，自然能在相同的100毫秒中輸出更大的能量——扭矩。正如上圖所示，扭矩的概念是發(fā)動機“一次輸出的力量” ，轉(zhuǎn)速是發(fā)動機一分鐘內(nèi)曲軸運轉(zhuǎn)的次數(shù)（單位為rpm），兩者相乘并減去一些損耗就是所謂的馬力，也是衡量汽車性能的核心參數(shù) 。

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馬力計算公式：（N·m×rpm÷9549）×1.36＝PS 。這組公式中的數(shù)字肯定是不能變化的， rpm轉(zhuǎn)速與N·m扭矩是相乘的關(guān)系，那么在轉(zhuǎn)速不變的前提下，是否為扭矩越大PS（馬力）越大呢？答案顯然是沒有爭議的，上文說明了渦輪增壓空氣壓縮技術(shù)可以提升發(fā)動機的扭矩，于是結(jié)果自然是通過富氧燃燒增扭實現(xiàn)【以轉(zhuǎn)速不變】為前提的馬力提升，也就是性能的增長。而在不需要高性能的狀態(tài)下是，有大扭矩為基礎(chǔ)可以反推公式，得出的結(jié)論是小馬力可以以大扭矩低轉(zhuǎn)速實現(xiàn)，這種狀態(tài)必然節(jié)油。

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?總結(jié)Turbo-玩氧氣的行家NA-玩排量的行家T技術(shù)通過增氧不增油的方式提升扭矩，這種技術(shù)可以節(jié)油減排并提升駕駛樂趣，因為2.0NA的發(fā)動機普遍只有200N·m的最大扭矩，但是2.0T卻能高達400N·m的標(biāo)準(zhǔn) 。

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NA自吸發(fā)動機由于不能實現(xiàn)增壓富氧燃燒，想要提升扭矩只有增加內(nèi)燃機的排量，排量的概念是發(fā)動機進氣或排氣的流體體積總和，進氣量越大則噴油量越大，空氣與噴油量的總量多則燃燒產(chǎn)生的熱能也會多。然而NA畢竟是在“缺氧狀態(tài)”下燃燒做功，所以即使排量大扭矩也不會很理想，主流的3.0NA-V6發(fā)動機也不過只有320N·m左右的峰值扭矩，這就是NA發(fā)動機未來必然會被淘汰的原因，現(xiàn)階段仍然有些車輛使用只是因為此類發(fā)動機的制造成本低而已，供參考。

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編輯：天和Auto-汽車科學(xué)島
責(zé)編：天和MCN
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