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涡轮增压发动机(涡轮增压发动机和正常的发动机有什么不同?)

涡轮增压发动机(涡轮增压发动机和正常的发动机有什么不同?)

题图来自Unsplash,基于CC0协议

本文目录

  • 1、涡轮增压发动机和正常的发动机有什么不同?
  • 2、为什么涡轮增压发动机要加95.号汽油,加92的比加95的先进?
  • 3、涡轮增压发动机机油多久换一次?
  • 4、发动机是涡轮增压好,还是自然吸气好?
  • 5、自然吸气发动机与涡轮增压发动机的优缺点是什么,买车到底是选哪个好?
  • 6、涡轮增压发动机优缺点是什么?
  • 7、涡轮增压发动机真的省油吗?
  • 8、介绍一下发动机涡轮增压系统工作原理?
  • 正文

    1、涡轮增压发动机和正常的发动机有什么不同?

    「T&NA」概念全解析(分为三章解读涡轮增压的概念/原理/初衷)

    分析两大类内燃机的有什么不同之处,首先要对所谓的汽车发动机有一个清晰的概念。燃油动力汽车装备的发动机为活塞式往复循环内燃式热机,这是一种通过燃烧燃油产生热能,利用热能转化为机械能的发动机。运行步骤包括四步,分别为:进气喷油,压缩蒸发,膨胀做功,排气循环。由于共计四步骤所以这种机器也叫做“四程冲内燃机”,其中用作解析这一问题的核心是第三步骤,参考下图。

    名词解释&概念解析

    T_turbo,释义为涡轮

    NA_naturally aspirated,释义为自然吸气

    L_liter,释义为公升(容量单位)

    大多数汽车爱好者都以「T/L」区分涡轮增压或自然吸气发动机,然而“某某L”指的只是发动机的排量共有多少公升,并不代表真正的自然吸气技术。准确的称谓应该是“1.5NA”/“2.0NA”,那么什么是NA呢?

    NA_自然的吸取空气,这里的关键词是「吸气」而不是进气。内燃式发动机的活塞往复运转会产生负压吸力,运行过程中会通过进气管路,并配合正面撞风的风阻由外往内的吸入空气。这是内燃机结构特点带来的特殊进气方式,Turbo涡轮增压发动机也不例外的会有吸气功能,只是吸入空气后会通过一次压缩后再送入发动机燃烧室(此为核心差异/初衷放在第三章说明)。

    为什么要涡轮增压&什么是增压?

    通俗的解释涡轮增压器,其本质就是一组「空气压缩机」:把大体积的空气压缩成小体积,这是压缩的概念。可以把空气想象成一团棉花糖,NA发动机通过吸力吸入正常体积的棉花糖并“吃掉”,Turbo发动机则是把更大一团棉花糖压缩成与NA吸入棉花糖相同的体积,之后再“吃掉”——想一个问题:Turbo压缩后的棉花糖虽然体积与NA吸入的相同,但实际量是不是要多一些呢?这就是压缩的作用,棉花糖是糖分也是人体需要的能量,压缩空气则是发动机需要能的能量源。

    知识点1:没有减少!棉花糖能被压缩是因为“糖丝”之间有很大的空隙,空气能被压缩也是因为各种分子之间同样有间隙。压缩的概念是通过外力将各个分子推到紧凑一些,也就是让分子之间的间隙小一些;假设1升空气中有“2095个氧分子”(常压氧浓度为20.95%),那么把1.5升空气挤压(压缩)到1升的大小(体积标准),氧分子之间的间隙变小了,但是「1升压缩空气」中就会有“3142.5个氧分子”。Turbo涡轮增压技术的真正目的正是增加空气中的氧气,这是为什么呢?

    知识点2:燃烧的基础是氧气!燃油燃烧是一种氧化还原反应,没有氧气即使温度再高燃油也无法燃烧。也就是说常压空气中20.95%的氧气是至关重要的,因其为燃料的催化气体,但是这一压缩空气又有什么关系呢?这里的关键点是反应催化的效率(程度),在固定的时间内为燃油输送不等量的氧气,分子运动的强度就会有不同程度的状态,参考以下三个条件。

    固定时间标准固定燃油量氧气越多则固定量燃油反应过程中的运动强度越积极,燃烧的概念参考下图(仅参考分子运动状态/燃烧状态)

    扭矩为王-Turbo技术的初衷

    综上所述,面对等量的燃油,发动机供给其等量空气中的氧气越多则分子运动状态“越兴奋”。这里的燃烧反应分子运动正是推动活塞曲轴往复运转的动力源,至于所谓的热能可理解为「结果/计量参考」。因为运动才会产生热能,热能本就是反应的结果,但是通过这个结果可以反推并区分分子运动状态强弱——运动强度越大,摩擦产生的热能才会越高,那么同样单位的燃油面对不同浓度的氧气,从常压20.95%开始会有怎样的变化呢?参考下图。

    上图为压缩后的空气,各个浓度等级燃烧产生的火焰温度(常压空气与汽油为1200摄氏度)。由此可见通过压缩高浓度空气可促进燃油反应强度的加强,那么在固定的时间范围内,各类分子运动的强度越大产生的动能与摩擦产生的热能就会越高。如果这种描述还不太好理解的话,举个简单例子吧。

    NA发动机2000rpm-20.95%氧浓度做功产生「150N·m」扭矩

    Turbo发动机2000rpm-25%的氧浓度做功产生「300N·m」扭矩

    (数据并未计算/仅为概念参考)这就是涡轮增压技术的真正作用:提升扭矩。

    四程冲内燃机的每个步骤需要时间,且运动的时间是相对一致的。

    假设两台机器膨胀做功冲程的时间都是100毫秒,NA发动机因为“缺氧”只能缓慢运动实现反应出150N·m的扭矩,T发动机以“富氧”状态获得了更多的能量,自然能在相同的100毫秒中输出更大的能量——扭矩。正如上图所示,扭矩的概念是发动机“一次输出的力量”,转速是发动机一分钟内曲轴运转的次数(单位为rpm),两者相乘并减去一些损耗就是所谓的马力,也是衡量汽车性能的核心参数。

    马力计算公式:(N·m×rpm÷9549)×1.36=PS。这组公式中的数字肯定是不能变化的,rpm转速与N·m扭矩是相乘的关系,那么在转速不变的前提下,是否为扭矩越大PS(马力)越大呢?答案显然是没有争议的,上文说明了涡轮增压空气压缩技术可以提升发动机的扭矩,于是结果自然是通过富氧燃烧增扭实现【以转速不变】为前提的马力提升,也就是性能的增长。而在不需要高性能的状态下是,有大扭矩为基础可以反推公式,得出的结论是小马力可以以大扭矩低转速实现,这种状态必然节油。

    总结

    Turbo-玩氧气的行家

    NA-玩排量的行家

    T技术通过增氧不增油的方式提升扭矩,这种技术可以节油减排并提升驾驶乐趣,因为2.0NA的发动机普遍只有200N·m的最大扭矩,但是2.0T却能高达400N·m的标准。

    NA自吸发动机由于不能实现增压富氧燃烧,想要提升扭矩只有增加内燃机的排量,排量的概念是发动机进气或排气的流体体积总和,进气量越大则喷油量越大,空气与喷油量的总量多则燃烧产生的热能也会多。然而NA毕竟是在“缺氧状态”下燃烧做功,所以即使排量大扭矩也不会很理想,主流的3.0NA-V6发动机也不过只有320N·m左右的峰值扭矩,这就是NA发动机未来必然会被淘汰的原因,现阶段仍然有些车辆使用只是因为此类发动机的制造成本低而已,供参考。

    编辑:天和Auto

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    2、为什么涡轮增压发动机要加95.号汽油,加92的比加95的先进?

    并不是所有的涡轮增压发动机都必须使用95号汽油,对于一些小排量涡轮增压发动机,大都要求使用92号以及以上汽油,而对于一些大排量或者突出性能的车型,往往是要求使用95号及以上标号的。

    比如大众的1.4t涡轮增压发动机,就要求使用92号汽油,而对于1.8t或2.0t的涡轮增压发动机来说,往往要求使用95号汽油,之所以这样设计,原因就是高标号汽油燃点高爆性好,允许提升发动机气缸内的压力,获得更大的爆燃反冲力,从而提升发动机的输出功率。

    92号汽油和95号汽油的区别

    92号汽油和95号汽油相比,只是辛烷值高低不同,异辛烷的辛烷值可以看作为100,正庚烷的辛烷值可以看作为0,正庚烷的燃烧速度非常快,异辛烷的燃烧速度非常慢,通过不同比例的混合,就可以控制汽油的燃点和燃烧速度:

    92号:92%的异辛烷+8%的正庚烷95号:95%的异辛烷+5%的正庚烷

    通过上面的对比,可以看出92号汽油燃点低,燃烧速度快,释放热量少,95号汽油燃点高,燃烧速度慢,释放热量高。通过这种配比来实现适应不同的发动机动力的需求。此外,从价格方面对比,92号汽油的价格明显要比95号汽油的价格要低一些。

    先解释两个关键的概念,发动机的爆震和早燃发动机的早燃

    发动机的早燃一般发生在活塞上行、火花塞点火之前,主要由于燃油标号过低燃点过低,汽缸温度过高,还没等正常点火就提前被压燃,这种燃烧是要坚决杜绝的,因为气缸此时处于压缩冲程,提早燃烧产生的反向冲击力会导致剧烈的震动,剧烈的早燃会导致发动机的严重故障。而发动机的早燃,最主要的原因就是因为燃油被提前点燃,有一个可能的因素,就是汽油标号过低。

    发动机的爆震

    所谓发动机的爆震,一般发生在火花塞点火之后,就是当活塞运转到上止点之前,火花塞点火以后,由于混合气点燃,需要一定的时间,此时位于火花仔远端的火气,由于温度过高,被提前压燃,产生对冲的冲击波,发出咔啦咔啦的声音。由于发动机的爆震往往发生在气缸下行的阶段,因此一般情况下的爆震可以带来一定发动机功率的提升,甚至有一些车企在调教发动机时刻意的将点火提前角延后,压榨发动机的输出功率。

    发动机气缸内的温度和压力,以及点火的时机,决定需要选择汽油的标号

    我们可以把发动机的曲轴回转,压缩过程比作一根弹簧,弹簧压缩的越狠,反弹的作用力越大。对于性能车型来说,在设计发动机时,往往将发动机的缸内压力设计得非常高,这样发动机在爆燃过程中获得的反冲力也就越大,汽油发动机的燃烧室压力越高、其温度也就会越高,高温度的燃烧环境就需要相对较高的标号的汽油来避免发动机在运转过程中因为缸内温度过高而导致早燃和爆震的发生。在一些突出性能调教的车型来说,往往就要求使用相对较高标号的汽油。

    现代的发动机可以动态调整点火时间以匹配不同标号的汽油

    即使是相同标号的汽油,在混合调配过程中,也会出现辛烷值的波动,为了增加发动机使用汽油的适应性,现代的发动机都带有爆震传感器,在检测到发动机发生爆震时,可以及时的调整点火提前角,通过延迟点火的方式,避免发动机产生爆震。

    当然,这种调整的范围是不可能太大,或者说这个调整是有一定的倾向性的,为了使发动机能够适应92号汽油,避免发动机产生早燃,就需要尽量将点火提前角调整的靠前一些,但是这种调整会导致发动机输出功率的下降,我们可以理解为在弹簧压缩一半的时候松开释放,虽然可以适应更低标号的汽油,但是损失了功率。

    加95号汽油并不比92号汽油更先进

    根据上面的解释,实际上,95号汽油和92号汽油的区别只是设计需求不一样,不存在先不先进的问题,当然不可否认的是,由于95号汽油价格更高,因此,为了获得更大的市场适应性,提升占有率,一些相对低端的车型,往往会偏向于使用低标号汽油的调教,而对于一些高端车型来说,可以接受更多的拥有成本,那么为了突出这些车型的动力表现,在调教风格时,往往偏向于使用高标号汽油的调教。

    使用95号汽油会比92号汽油更省钱吗?

    由于发动机是热机,总体上来说是利用燃料燃烧产生热量做空推动活塞下行带动曲轴旋转,燃烧时释放的热量越大,爆燃时产生的压力就会越大,因此,对于同时允许使用92号或95号汽油的车型来说,95号汽油燃烧后释放的的热量较高,理论上95号汽油可以更好地发挥除发动机的燃效比,从而获得相对更低的油耗表现。当然,综合考虑92号汽油和95号汽油的差价,使用92号汽油的成本无疑会更低,也就是说,95号汽油省油,但不省钱!

    要求使用95号汽油的发动机,能否加入92号汽油?

    这是不允许的,汽油选用的标准是就高不就低,允许使用加入95号汽油的发动机,加入92号汽油的结果就是发动机产生早燃,发动机故障灯点亮。对于一些在偏远地区没有高标号汽油的车型,可以通过加入辛烷值提升剂来提升燃油标号。

    92号汽油和95号汽油是否可以混加?

    92号汽油和95号汽油混合以后会产生93号或者94号之间的一个标号,只要这个标号高于发动机允许的最低标号,就允许混合,比如发动机允许使用92号以上标号,那么92号和95号混合就完全没有问题,但是如果发动机只允许加入95号以上汽油,那么就不允许加入。

    3、涡轮增压发动机机油多久换一次?

    管他什么涡轮增压还是自然吸气,4S店都是一个标准更换,机油厂家也都是一个标准进行更换,作为车主,也同样追寻一个标准更换机油即可。现代领动,1.4T涡轮增压发动机驾驶2年,行驶3.2万公里,一直都是一万公里保养一次,首保5000公里,自己保养了两次,再跑3000公里又到了下一次保养,如此工况,没有任何问题。

    很多人都说,涡轮增压发动机工作环境太过恶劣,作为车主,我们对车辆的保养是不是要勤快一些?毕竟涡轮增压发动机,在涡轮的介入下,发动机进气量很多,发动机喷油量也很多,发动机缸内燃烧更加剧烈,发动机内部零部件承载的摩擦作用更大,这种情况下,我们是不是适当缩短机油保养周期?对此,“汽车概况”只想说,你想得真多。

    发动机在进行耐久性开发试验过程中,尤其是实际车辆动力系统耐久性测试,发动机什么时候保养一次?一万公里保养一次,人家那是什么工况?各种地板油,各种急加速、急减速,发动机在此工况下行驶3~5万公里,相当于实际工况30万公里以上。并且发动机耐久性测试是没有自吸和涡轮增压发动机之间的区别的,整车测试过程都是一致的,发动机所遵循的标准也都是一样的,这也就从侧面验证了,作为车主我们完全没有必要对涡轮增压发动机给予额外的关照。

    现在车主们对发动机的保养,一般都是使用全合成机油,全合成机油有三个型号,SL、SM、SN机油。选择SM或SN型号机油,一年或一万公里保养一次,SN级别的全合成机油,稳定性、润滑性都比较好,一些出租车会使用1.2万公里以上进行保养,不过对于SL全合成机油,现在大多数的使用工况是8000公里或1年保养一次。

    如果感兴趣,欢迎关注“汽车概况”!

    4、发动机是涡轮增压好,还是自然吸气好?

    现在市场上的涡轮增压发动机汽车越来做多,就连坚持自然吸气的日系车企本田丰田都推出了涡轮增压汽车。涡轮增压发动机和自然吸气发动机相比那个好呢?都有什么优缺点呢?

    首先说一下自然吸气发动机的优缺点:自然吸气发动机技术成熟,稳定可靠;动力输出平顺,反应速度快;驾驶感受和乘坐感受好一些。缺点就是和涡轮增压发动机相比油耗略大一些,推背感不如涡轮增压发动机感受强烈。

    说一下涡轮增压发动机优缺点:提高了燃油经济性,降低了尾气排放;小排量高功率,能够提供持续的动力。缺点有,涡轮介入需要一定的条件,低转速涡轮不介入工作,深踩油门涡轮介入的时候车子会窜,动力输出不够线性,驾驶乘坐感受不好;价格略贵,维护保养费用高;噪音略大。

    如果经常跑高速,那么推荐涡轮增压发动机汽车,燃油经济性更好。市区用车推荐自然吸气发动机,动力输出线性平和驾驶感受好。自然吸气发动机和涡轮增压发动机相比没有绝对的优势和劣势,单纯的说那种发动机好也是片面,涡轮增压发动机和自然吸气发动机各有优缺点。

    没有最好的车子只有更适合自己的车子。大家喜欢自然吸气发动机还是涡轮增压发动机呢?欢迎留言发表您的观点,更多用车知识问题记得点击关注哦。

    5、自然吸气发动机与涡轮增压发动机的优缺点是什么,买车到底是选哪个好?

    这位哥们的问题,我来说一下自己的理解吧。

    第一,自然吸气与涡轮增压的车,先说区别吧,自然吸气就是发动机启动后进气依靠自然原理进入氧气,从而使发动机缸内汽油燃烧输出动力,涡轮发动机就是通过涡轮增压加大发动机缸内的进气量,使汽油燃烧更充分,从而增加发动机的动力输出;

    第二,说了基本原理,再说说优缺点,涡轮发动机与自然吸气同样排量,涡轮的马力更大,提速快,相对更省油,高原反应比自然吸气弱一些,缺点也是有的,发动机耐操性弱一些,娇贵一些,一般要求95号及以上汽油,缸内容易积碳,对变速箱的要求相对苛刻一些,有时低速容易有顿挫感,平顺性弱一些;

    第三,很多人认为自然吸气太落后了,其实我认为它也有很多优点,发动机耐用性更高一些,技术成熟,机构相对简单,动力平顺一些,对油品要求不高,缺点也就是,技术有些落伍了,同样排量动力弱一些,提速与省油相对也弱一些;

    总之,我认为两种发动机各有优缺点,根据自己的用途、车辆口碑、实用场景进行选择,若是我,我就喜欢大排量的自然吸气一些,动力储备够,野外可靠性更高一些,豁车更爽一些的,同时那种源源不断的动力输出感觉更是一些享受,这也有很多车,如丰田霸道、陆巡,雷克萨斯LS570等车一直追求的,若是平时家用,对动力要求一般,两种发动机都可以的,我上边说的仅指同排量,相对而言的,哈哈,谨记。

    6、涡轮增压发动机优缺点是什么?

    汽车涡轮增压发动机通常是指配涡轮增压器的发动机,就是一种空气压缩机,通过压缩空气增加进气量。当发动机转速增快时,废气排出和涡轮转速同样增快,叶轮就会压缩更多的空气进入气缸,空气压力和密度增大,可以燃烧更多的燃料。此时,相应的调节燃料量和转速,使发动机能够输出更大的功率。

    优点:

    1.大幅度提高汽车发动机的输出功率和扭矩,动力更强劲

    2.相对来说更加省油

    3.排出废气中的一氧化碳、碳氢和微粒大大下降。而微粒,就是我们常说的“PM”

    缺点:

    1.油门踩下去后,提速动力输出略为滞后,涡轮增压器的反应时间,普遍在2秒左右

    2.买车就有一个买大排量还是买涡轮增压的问题,从驾驶角度和感觉考虑,涡轮增压和大排量汽车体验上有很大区别

    3.从各国的汽车研发角度来看,目前涡轮增压的技术还不是非常成熟

    4.发动机保养要高于其他普通汽车

    5.启动和熄火前都需要怠速运转,一般为几十秒,熄火之前一定要注意,这是确保涡轮增压器得到良好的润滑和冷却

    6.从使用寿命上来说,装涡轮增压的发动机要小于普通发动机

    总的来说,涡轮增压是汽车技术的革新和进步。相对来说,涡轮增压汽车要比普通汽车更为金贵!

    7、涡轮增压发动机真的省油吗?

    涡轮增压真的省油吗?90%的人不知道这个油耗误区!

    上道今天就来帮你理理这个事情,一般人我不告诉他!

    来,先了解一下啥是涡轮增压

    涡轮增压的利弊

    优势:

    1、涡轮增压可以在排量较小的情况下提供更大的功率和扭矩

    2、涡轮增压也在理论层面上提供更好的油耗表现

    不足:

    1、保养费用较高,相比普通自然吸气车型,涡轮增压车辆的保养费用一般都要更高一些。

    2、涡轮轮增压部件有使用寿命周期,这在随车说明书上都有特意标注的,需要更换涡轮增压部件这一个流程,不仅在工序上比较繁琐,而且也会给车主增加不小的后期养车经济负担。

    还有一点,涡轮增压方式会给发动机带来更高的燃烧温度。

    综上,涡轮增压发动机不如自然吸气发动机寿命更长久。

    涡轮增压能否真正省油?

    以1.8T涡轮增压发动机为例,一般1.8T涡轮增压动力油耗相当于普通自然吸气2.0-2.4升车型油耗。

    这很正常,本来涡轮增压只是在相同的汽缸体积增加更多压力,从而获得更好的功率和扭矩表现。空气压力加大,汽油消耗也不会太低。所以依靠涡轮增压省油是不太现实的。

    不过如果是市内行驶的话,在堵车严重或者红绿灯比较多的情形下,涡轮增压车型还是能够依靠较小的排量实现节油目的。这个道理很简单,比如1.8T涡轮增压如果技术指标同等于2.3升自然吸气动力单元。

    同样怠速或慢速情况下,涡轮增压其实也没有启动,只是等于一台普通的1.8升自然吸气发动机,自然要比2.3升发动机节油了。

    从大多数使用者的反映来看,如果动力相同,那涡轮增压相对会省油一些,但如果同同排量相比,那涡轮增压发动机的油耗就要高一些。

    怎么样,怎么样,上道讲的这些帮到你了吧,还有什么想了解的不,来上道APP找人家玩嘛,出行智能助手,国内万千车主都选择了上道,更多干货等着你!

    8、介绍一下发动机涡轮增压系统工作原理?

    在当今汽车时代,涡轮增压发动机早已经变得不可获缺,凭借着经济省油、动力优秀,现在的涡轮增压发动机已经近乎于全面取代大排量自吸发动机。涡轮增压发动机工作原理究竟是什么?“汽车概况”给您进行专业解答!此文供稍微专业的司机——老司机阅读,如果读者有非常浓厚的兴趣,也可阅读。

    发动机进气结构

    涡轮增压发动机和普通自吸发动机的主要区别就是发动机进气结构。涡轮增压发动机在进气系统位置有一个涡轮增压器,相当于一个空气压缩机,在空气压缩机的作用下,外界的空气被迫吸入发动机内部,此时,发动机进气量会大大增加,同时进气压力也会增加,一般情况下,车主地板油驾驶时,涡轮增压器最高压力可达2bar。对于普通的自吸发动机,发动机进气压力可能仅为零点几bar。

    涡轮增压器工作原理

    涡轮增压器的动力来源于何处呢?这就是涡轮增压器的高明之处,正常来讲,发动机排出的废气可能就因此而浪费掉了,但是涡轮增压器却充分利用了发动机的废气,利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮(位于进气道内),叶轮将由空气滤清器管道送来的新鲜空气压入气缸。发动机转速越快,排除的废气越多,涡轮增压器叶轮旋转速度越快,车辆发动机进气量也就越大,发动机的输出功率及扭矩可以相应增加。

    涡轮增压器工作环境

    但是发动机尾气温度很高,这也导致涡轮增压器的温度也很高,发动机正常工作时,涡轮增压器的温度都要在500℃以上,与此同时,涡轮增压器旋转速度高达几万转,工作环境恶劣,同时工作状况极端,所以,涡轮增压器很容易损坏,最早一批的涡轮增压发动机相关问题,各位车主肯定耳目一新,因此,现在的涡轮增压器必须耐高温,同时冷却效果要好。涡轮增压器内部都配备有水冷和油冷两个回路,双管齐下,这才使得现在的涡轮增压器使用寿命显著提升。

    中冷器的重要性

    涡轮增压发动机相比于普通的自吸发动机还多了一个中冷器,中冷器的作用就是降低发动机进气温度。发动机进气温度对车辆的动力水平及发动机爆震影响较大:根据空气热胀冷缩的特性,如果进气温度太高,发动机进气量会变少,车辆发动机的动力输出也会降低;进气温度太高,发动机也会经常性发生敲缸或爆震现象。所以,在发动机进气系统位置,都装有中冷器,用于冷却发动机进气温度。

    另外,车主在急加速的时候,涡轮增压发动机为何会延迟?车主驾驶车辆时,涡轮增压器为何会有异响?如果想要了解这些深层次原因,欢迎关注“汽车概况”!