涡轮增压发动机的普及为何如此迅速?

【节油兼备性能】是涡轮增压发动机风靡的原因

判断一台车的品质高低要综合设计、空间、配置、质量以及性能,五点有一点水平低都会拉低整车的评分,而在这些因素中性能与油耗成正比,高性能=大排量=高油耗。而使用汽车不得不考虑的还有用车成本,高昂的油耗开支不是所有人都能接受,所以有很多人退而求次选择了性能较弱的代步车。

如果有一种发动机能够实现【高性能=小排量=低油耗】则必然会风靡,这种发动机就是涡轮增压Turbo。

普通的自然吸气发动机决定性能强弱的只有排量,排量可理解为所有气缸进气量或排气量容积的总和,进气量是随着排量的增加而同步增加。而发动机的空燃比是固定的,所以单位进气量越大喷射的燃油则越多,燃烧的燃油越多产生的热量越大、转化的机械能也越大,动力也才能更强,这是自然吸气实现高性能的方式。

总结:大排量等于喷射更大量的燃油,白话的说就是油耗会很高。

而涡轮增压发动机利用主动压缩进气让气缸内呈现出富氧燃烧的状态,适当增加燃油喷射量也能产生大量的热能。空气中的氧气浓度为21%,把氧气富化到30%左右等于直接预热空气超过300℃;涡轮增压发动机通过空气压缩机主动压缩空气,压缩机的动力来自发动机运行中的排气并不增加能耗,利用排气驱动废气涡轮高速旋转,与废气涡轮刚性连接的进气涡轮在进气道也会同速旋转从而压缩空气体积。

那么在同体积的空气中浓度会明显增加,增加后的运行过程是压缩冲程有效蒸发燃油、点燃后以超自然吸气空气浓度几百摄氏度的温度燃烧,所以性能才会如此强劲。以目前涡轮增压发动机的技术可以做到1.5T≈2.5L、2.0T≈3.0~3.5L,小排量的涡轮增压发动机只要适当提升喷油量即可以达到自然吸气大排量的性能,油耗能降低1/3显然很有吸引力。

至于涡轮增压器的质量也不用担心,随着材料学的进步超高温的增压器已经做到了与发动机本体有同样的使用寿命,并不存在多年前十余万公里就要更换增压器总成的情况了。散热方面主流车企基本都使用了延时散热系统, 在长时间驾驶后直接熄火冷却系统也会自动降温至安全线才会自动关闭。

有性能、能节油、质量也足够稳定的涡轮增压发动机没有不成被接受的理由,可以把自然吸气发动机理解为内燃机的初级形态、涡轮增压发动机则是终极形态。

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