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渦輪增壓和自吸的油耗對比,以2.5L自吸和2.0T為例,誰的油耗更低

2021-05-30 13:01:20

自吸發動機被淘汰不是沒有道理的。車輛油耗和很多因素有關,大多數情況下,2.5L自吸會比2.0T油耗更高。很多對車輛技術原理一知半解的人,仍舊迷信自吸發動機,覺得自吸沒有渦輪遲滯,動力更平順,其實從動力、油耗等綜合表現看,自吸都是已經是相當落後的技術了。我們對比一下自吸和渦輪增壓的油耗及動力表現,瞭解相關原理,也就知道如何選擇發動機了。

一、渦輪增壓和自吸的油耗對比:

以2.5L自吸和2.0T對比,誰油耗總體油耗表現誰更高並不絕對,但是從理論層面上看,渦輪增壓發動機還是有絕對領先的優勢的。我們先來分工況討論:

1、怠速工況:

聊工況之前,先用最簡單的語言來靠譜一下什麼是渦輪增壓:我們可以把發動機理解成崩爆米花,油氣混合物在氣缸內爆燃,推動活塞做功,顯而易見,氣缸越大(總體排量越大),單位時間內能做的功就越多,也就是功率越大。功率=馬力X1.36,大功率,大馬力,動力越強。

不過,排量越大,也必然對應著油耗越高,因為每次做功燃燒吸入的空氣和噴油量也就越多。在沒有渦輪增壓之前,大排量=動力強=油耗高,小排量=動力弱=油耗低,基本上都是成正比的關係。

而空氣這東西是可以被壓縮的,也就是說同樣是2L的氣缸內,可以通過外部加壓,壓入更多的油氣混合物。這就是為什麼2.0T發動機遠比2.0L自吸動力更強的原因。而這種加壓,一般是通過「渦輪」實現的,利用排氣的廢氣帶動渦輪轉動,給進氣加壓。正是因為這種結構,渦輪並不是時刻工作的,只有在發動機達到一定轉數時才會介入,一般在1500—2000轉,理解這個就好理解怠速工況了。

怠速的時候,發動機轉數遠沒有達到渦輪介入所需的轉速,所以這時候,2.0T的怠速油耗和2.0L自吸沒什麼區別,而我們前面也說了,排量和油耗基本是成正比的關係,所以和2.5L自吸相比,怠速肯定是2.0T油耗更低,大概是4:5左右(不考慮其他因素)。

2、起步工況:

從嚴謹度的角度來說,其實並不存在起步工況,發動機只是按照負荷來分小負荷、中負荷和大、全負荷工況。不過這樣區分的話,因為兩者動力水平不同,對比就失去意義了。起步工況,車輛從靜止到運動,需要對抗的靜態摩擦力是最大的,所以需要較大的扭矩。而這時候,2.0T和2.5L自吸則有非常明顯的差異。

自吸發動機往往最大扭矩比較小,一般2.5L自吸只能達到250牛米,也就是1.5T的水平,好一點的1.5T發動機甚至能達到300牛米。而且因為是自吸,它要達到最大扭矩的轉數也更高,以凱美瑞的A25A發動機為例,達到250牛米的最大扭矩需要5000轉。

而2.0T的渦輪增壓發動機,最大扭矩基本上都300多起步,最高甚至能達到390牛米,普遍也有350牛米左右。而且發動機達成最大扭矩的轉數也比較低,大多都在1500轉—2000轉左右。

也就是說在起步加速階段,2.5L自吸要拉高發動機轉數才能獲得很好的加速度,而2.0T在2000轉左右,動力就已經很強勁了。

我們知道,發動機轉數越高,意味著一分鐘內做功噴油的次數越多,油耗也就越高,所以在這種工況下,2.5L自吸顯然是更費油的。另外,最大扭矩轉數的區間越大,最低區間越窄,也意味著發動機在起步工況時的油耗越低。比如說兩款發動機,其他參數相仿,一款在1500轉開始就能迸發出最大扭矩,而另外一款則需要在2000轉才能爆發最大扭矩,那基本上可以判定,1500轉的油耗表現會更好。

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3、高速巡航工況:

也就是車輛勻速行駛時,發動機的工況。一般是中負荷或者中大負荷,發動機並沒有達到動力極限,而且汽油的燃燒都比較充分,基本上都處在最佳工況區間。這時候決定誰更省油,誰更耗油,更多取決於發動機的熱效率,或者是車輛的風阻、重量的外在因素,和是否是渦輪增壓其實關係不大。

勻速狀態下,可以認為車輛的風阻和地面摩擦阻力和輸出功率平衡,那這時候誰的燃油轉換效率更高,誰更省油。

4、極限工況:

比如說油門到底,急加速超車。這時候肯定是2.0T更費油。因為2.0T發動機的動力上限更高,完全爆發的情況下,比如說在5000轉的時候,它的實際輸出可能相當於3.0L發動機了。所以油耗必然更高。而2.5L自吸,再怎麼踩,它也是2.5L的排量,動力上限決定了油耗上限。

總結起來,可以這樣認為,2.0T通過渦輪增壓,最高能給達到3.0L,甚至3.5L的排量水平,這種極限狀態下是比2.5L自吸費油的,當然,動力也要更強勁。但是它渦輪不計入的時候,又和2.0L自吸的耗油量相仿。所以油耗低於2.5L自吸的時候更多。我們家用車,不上賽道,動力更多是用於儲備——可能開車一個月,也就超車的時候用那麼一腳地板油,大多數時候是用不上的。所以綜合表現來看,2.0T比2.5L自吸更省油。

二、問題擴展:車輛油耗和哪些因素有關?

1、排量:前面對比,可以總結出,油耗和排量肯定有關係,雖然有渦輪增壓在裡面攪合,但是我們把渦輪介入和不介入的工況分開,把增壓後的排量展開考慮,這個關係還是成立的。

2、轉數:如果每次吸氣做功,所噴射的燃油都能被充分燃燒的話,那麼可以認為轉數越高,做功次數越多,噴油次數越多,也就越費油。只是這個關係成立需要一個前置條件,就是要高於發動機經濟轉數之後。因為在低轉數時,尤其是怠速,低負荷時,汽油燃燒不充分有大量浪費,這時候反而不如拉高到2000轉左右(大多數發動機的最經濟轉數區間)。

3、車重:很簡單的道理,不用多說,拉著1噸的車和拉著2噸的車,消耗能量不一樣,當然是越輕越省油。不過車輛越輕,安全性也越差——別聽一些半吊子自媒體瞎忽悠,撞牆的話自然是越輕越安全,因為碰撞動能更小,可是兩車對撞試試?小車就是給大車吸能的。

4、傳動效率:一般來說雙離合肯定比AT變速箱省油,因為AT變速箱用的是液力變矩器,傳動效率低於雙離合。最大差距可能有10%以上。

5、發動機熱效率:也就是燃油燃燒,能有多少熱能轉化為動能——現在量產車最高的是比亞迪和馬自達,熱效率43%,能給超過37%就已經很了不起了。

6、經濟效率區間:比如說一臺車發動機熱效率40%,可它能達到40%的條件是非常苛刻的。比如說要求發動機2300—2500轉,輸出功率28—40Kw。這其實很難,如果變速箱調校得好,可以最大程度保持發動機處於相近的工況。當然,和駕駛員的油門控制也有關係。為什麼CVT傳動效率不高,反而比較省油?因為它可以長時間讓發動機保持在這個經濟轉數區間。

7、壓縮比:可以粗淺理解,壓縮比越高,燃燒效率越高——比如說一個單位的油氣混合氣體,給它壓縮到一個拳頭那麼大,讓它爆燃做得功多,還是壓縮到乒乓球那麼大之後爆燃做功多?同樣一分氣體,壓得越小,威力越大。

8、發動機技術:一些提高熱效率的技術就不贅述了,各種噴射技術,氣門控制技術等等,都在發動機熱效率上有所體現。聊點別的,比如說通用的智慧可變缸技術,四缸2.0T發動機,可以在低負載的情況下用兩缸運行,相當於1.0T的排量。再比如讓人天怒人怨的自動啟停技術,不爽,但是怠速的油耗給你省下來了,是真能省油。當然,讓電池負載更大,更容易損壞是這個技術的不足之處。

9、駕駛習慣:原則是避免浪費,比如說前面眼看紅燈了,你早看見,早鬆油門,帶檔滑行到路況正好變綠燈,直接踩油門走人,肯定省油。如果你看前面紅燈,又給了一腳油,這腳油就是浪費的油耗。為什麼堵車費油?一方面長時間怠速,起步。另外,一腳油門一腳剎車,動力全被浪費了。

10、混動:這是省油的終極利器,兩田的混動,把8L的油耗降到4—5L,比亞迪的DMi更是降到了3L。原理也不難懂,就是用電來削峰填谷,費油的事情電機幹,而發動機只在最經濟工況工作,同時在負載不夠的時候,掛上發電機給電池充電。前面像是通用的可變缸技術,其實很複雜,一些發動機噴射、氣門管理技術也很難,但是能夠降低的油耗杯水車薪。而混動才是大殺器。油耗3L百公里,這是燃油車永遠不可能達到的。

另外,混動車型,尤其是插混車型,通過電機來輔助發動機驅動,無需太大的排量也有非常好的動力體驗。比如說唐DM,2.0T能做到百公里加速4.3S,這是V6、甚至4.0TV8才能達到的水平。所以,目前很多國際車企都宣佈停止內燃機的研發,也正是因為如此——因為沒前途了。現在正處於插電式混動,全面取代燃油車的時間節點上,記住我這句話——只要預算夠,能買插混買插混。這句話比你前面瞭解所有的發動機知識都有用。


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