涡轮增压迟滞柴油发动机涡轮迟滞严重吗

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别被涡轮增压误导了 车还是大排量开起来爽
来源:汽车人之家&&时间: 11:00&&编辑:张搏&&
&&& 自从大众汽车将TFSI DSG“黄金动力”引入国内大肆宣传,掀起了一股涡轮增压热潮后,涡轮增压几乎被捧成了神器。那么问题来了,涡轮增压真有这么“神”么?听茶哥细细道来,开起来小排量涡轮增压车型和大排量自然吸气车型谁更爽。
&&& 关于涡轮增压器的原理和结构小编在这里就不多说了,度娘一搜一大把。因为涡轮增压技术真心不是什么高科技玩意,而是几十年前就有的用在活塞式内燃发动机上的东西。所以,这里主要讲讲最大功率相同的涡轮增压和自然吸气引擎的驾驶感受差异。
&&& 低转速
&&& 在发动机低转速工况(比如起步)时,涡轮增压往往处于未启动的状态(具体涡轮增压介入转速视实际调教为准),所以此时涡轮增压发动机的动力输出跟小排量自然吸气发动机并无区别。而这时最大功率相同的自然吸气发动机,由于排量更大,输出线性,无疑在低转速工况下拥有更良好的动力体现。
&&& 高转速
&&& 在高转速下,涡轮增压开启后,动力输出可以与排量更大自然吸气发动机达到同一水准。但是在涡轮启动时会有1~2秒的“涡轮迟滞”,而其很多车型都会有明显的突兀感,动力突然一下就出来了。而自然吸气发动机则是非常线性的动力输出,从头到尾都会比较平顺。
&&& 对于日常驾驶来讲,动力输出的平顺性当然是非常重要的,因为这直接关乎驾乘的舒适度。那么问题来了,驾乘感受哪家强?自然吸气完胜涡轮增压!
&&& 不过,涡轮增压也有它的优势。在城市拥堵的交通状况下,发动机经常处于低转速,这时最大功率相同的发动机对比起来,排量更小的涡轮增压发动机更为省油。因为在大多数拥堵情况下,涡轮增压并未启动,这是仅相当于一台小排量的自然吸气发动机在工作,油耗自然降下来了。这也就是为何各大车厂都相继推出了小排量涡轮增压发动机。简单来讲,涡轮增压发动机相当于一个排量可变的自然吸气发动机。
&&& 自然吸气虽然动力输出比较线性,但是整体发力点较晚,往往最大扭矩要在4000转左右才能实现;涡轮增压车型扭矩爆发较早,转爆发。日常代步,2000转换挡,增压车型确实有着无可比拟的优势,以相当于自身实际排量的自然吸气车型1.1倍的油耗换取1.5倍的动力,还处在经济转速区间,双重省油。但是在动力输出的平顺性和耐久性以及保养费用上,自然吸气又有着先天的优势。
&&& 有句欧洲顶级设计师的话可以为他们的争端做一个总结吧,大意是:涡轮增压是一种不完美的,妥协的选择。
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《品质汽车》主编:张莼
02年任《中国经营报》主任记者,08年任《财富时报》商业周刊副主编,09年起任《产品可靠性报告》杂志社副社长。
车质网副主编:贾江伟
长期专注于以海外视角挖掘汽车品质、品牌力建构过程,负责“评书”、“他世界?报告”等专栏。当前位置: &
没涡轮就不行了?出色的自吸发动机推荐(1)
08:55:07 & & &
&&&&在能源和污染问题日益严重的今天,一台高效、环保的发动机无疑拥有着更好的市场前景,为达到这一目的,各个汽车厂家也有着不同策略。作为较传统的自然吸气发动机也因此受到挑战。在面对涡轮增压发动机如日中天的今天,自然吸气发动机真的没落了吗?答案是否定的。点评君在这里就向大家介绍几款代表着当今最高技术含量的民用自然吸气发动机以及它们所对应的车型。
&&&&涡轮增压发动机有着低排放,高动力的优点,这被很多人所津津乐道。但有趣的是,当涡轮增压大行其道的今天,依然有厂家“固执”的推出拥有高科技含量自然吸气发动机,这是为什么呢?这还要从自然吸气发动机诸多先天优势谈起。&&&&自然吸气发动机优势概述:&&&&1.&自然吸气发动机技术成熟可靠,较涡轮增压发动机而言有着更高的稳定性。&&&&2.自然吸气发动机动力输出线性、平顺,没有因涡轮而产生的迟滞现象。&&&&3.一般情况下,自然吸气发动机的后期维修、保养成本相对涡轮增压发动机要低。&&&&有着以上优点的自然吸气发动机在很长一段时间里有着不可取代的地位,然而随着能源和环保问题被越来越多人所重视,拥有更环保的低排量涡轮增压发动机进入人们视线,凭借出色的燃油经济性和节能性逐步成为主流。但作为传统的自然吸气发动机也并未因此而没落,以丰田、、马自达、日产等为首的汽车厂家依旧把自然吸气发动机视为民用车领域不可替代的动力系统,通过对技术的不断创新,也让这些发动机在燃油经济性和动力方面有着巨大提升,进而这些发动机便有了存在的价值。下面我们来结合具体发动机来看看它们都有哪些亮点。&&&&本田L15B2&&&&1.5L自然吸气直喷发动机&&&&最大功率96kW/6600rpm,最大扭矩155Nm/4600rpm&&&&现阶段搭载车型:广汽本田飞度&&&&未来将搭载车型:广汽本田缤智、东风本田XR-V△这台本田代号L15B2的1.5L发动机配备有顶置双凸轮轴结构、缸内直喷、可变气门正时及可变气门升程等先进技术,这也使得其成为了目前为止国内技术最先进的小排量(2.0L以下)自然吸气发动机。&&&&伴随2014年北京车展上市的全新一代飞度上市,采用EarthDreams技术的代号L15B2的1.5L直喷自然吸气发动机也与我们正式见面。相比起老款飞度的那台代号L15A7的1.5L发动机而言,这台代号L15B2发动机带给我们了太多惊喜。它采用全铝缸体,并配备了顶置双凸轮轴结构,这要比L15A7上的那个顶置单凸轮轴结构有着更高的配气效率,并且它还运用了在自然吸气发动机很难见到的直喷技术,可实现更为精准的喷油,减少歧管电喷时的壁膜消耗,进一步提升发动机的工作效率,从而也提升了燃油经济性。&&&&&&&&发动机型号&&&&L15B2&&&&L15A7&&&&最大功率&&&&96kW&&&&/6600rpm&&&&&&&&88kW/6600rpm&&&&最大扭矩&&&&155Nm/4600rpm&&&&145Nm/4800rpm△目前该发动机仅装配在广汽飞度车型上销售,但很快广汽本田缤智和东风本田XR-V也将推出1.5L排量车型,其搭载的正是这台L15B2的1.5L发动机。&&&&当然,这台出色的L15B2发动机也并非由全新飞度所独享,东风本田XR-V1.5L版本车型和广州本田缤智即将在今年3月推出的1.5L版本中所用的发动机也是这台L15B2发动机,相信届时这台1.5L直喷自然吸气发动机将会成为销售主力。因为它有着较1.8L版车型更低的售价,而两者的功率和扭矩却相差不多。&&&&&&&&本田K24V4&&&&2.4L自然吸气直喷发动机&&&&最大功率153kW/6800rpm,最大扭矩247Nm/4500rpm&&&&现阶段搭载车型:东风本田思铂睿、讴歌TLX△本田K24V4的2.4L自然吸气发动机是本田EarthDreamsTechnology动力总成中最先进的发动机,缸内直喷以及可变进气歧管的首次加入使得它成为目前为止国内市场上最高效的自然吸气发动机之一。&&&&本田在对于自然吸气发动机的研究领域一直有着自己独到的见解,在全新思铂睿上搭载的代号为本田K24V4的2.4L自然吸气发动机更是将民用自然吸气发动机做到了全新的高度(讴歌TLX上也是搭载的这个发动机)。该发动机在原有DOHCVTEC及VTC技术的基础上,增加了多孔缸内直喷,并赋予了该级别发动机罕见的可变进气歧管技术,最终使其最大功率达到153kW(比老款思铂睿2.4L发动机增加了3.4%),最大扭矩更是达到247Nm(比老款思铂睿2.4L发动机增加了6%)。即便是在于同级别主流涡轮增压发动机对比中也不占下风,更何况它还有着自然吸气发动机所特有的平顺性和可靠性。△通过在进气歧管上安装可变进气道控制电磁阀,可实现发动机低速运转时从常规进气歧管进气,当发动机高转速运转时,通过控制电磁阀控制改变进气歧管路径,从而提升进气效率,做到增加动力的目的。&&&&发动机型号&&&&K24V4 2.4L&&&&EA888 2.0T&&&&最大功率&&&&&&&&153kW/6800rpm&&&&&&&&&&&&147kW/rpm&&&&最大扭矩&&&&247Nm/4500rpm&&&&&&&&280Nm/rpm&&&&&&&&&&&&通过对比大众EA8882.0T发动机,我们可以看出本田这台代号本田K24V4的2.4L直喷自然吸气发动机还是在最大功率方面占有优势的。并且,点评试驾团队在去年曾对思铂睿Si版(搭载的正是这台发动机)做过性能测试,其0-100km/h的加速成绩为7.78秒(可点击这里进行阅读),这要比搭载大众EA888的大众2.0T发动机的车型加速还要快,这足以证明自然吸气发动机除了平顺性、可靠性突出外,高效性也可以通过技术手段实现。
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汇集了70后的美好回忆,点点滴滴,感人至深。
  宝马在1973年将一台KKK涡轮机装进了2002车型中,让涡轮增压车型名声大噪,于是涌现出众多的跟随者。涡轮增压发动机之所以一直受到热捧,车企的解释是不仅马力大,而且更省油。但这并未得到业内的一致认可,所以涡轮增压和自然吸气谁更省油的争执从未停止过。
  1.涡轮增压的弊端
  表面上看涡轮增压发动机有诸多优点,利用废弃驱动,基本没有额外的能量损耗,便能轻易地创造出大马力。不过在大多数情况下,事物都遵循着这样一条规律:鱼和熊掌不可兼得。这点在涡轮增压发动机上体现的很明显。殊不知,为了扩大输出功率,涡轮增压发动机在其他很多地方都做出了牺牲。
  开过涡轮增压车的人应该有这样的感觉:低速扭矩时响应比较差。这和涡轮介入的延迟性不是同一个概念。为何?众所周知,发动机的压缩比的上限相对固定,这是由爆震决定的,就是说如果压缩比过高,容易导致气缸内混合气体燃烧不充分,且燃烧之后气温很高,造成“敲缸”现象。
  而涡轮增压发动机正是利用短时间内将混合气体挤压到气缸内,所以为了推迟爆震的产生,只好降低压缩比。在低转速运转时,增压器不介入工作,而发动机的压缩比又较低,这时动力性则比自然吸气发动机更弱。不光如此,发动机的理论热效率其实取决于压缩比,压缩比低则热效率就低(见下图公式)。所以,涡轮增压发动机的热效率相对偏低。
  低速时动力比较弱,难免让人感觉不爽,于是就想踩下油门。这时问题又来了。踩下油门后发动机转数、增压器转数、吸入空气量、尾气排放量等都相应增加了。那么排气门、排气歧管、涡轮增压器等温度也会升高很多。本来热效率就不高,而这些零部件温度很高又消耗一些能量。根据能量守恒定律,对于是否省油这个问题,你们懂的。
  我们曾做过一个实验,分析两台分别为1.8L和1.4T发动机的燃油消耗(见下图)。
  在上面这个图表中,各取几个工况点(2bar/2000rpm, 3bar/3000rpm和5bar/4000rpm),这些工况点分别为车辆在低速低工况、中等工况和高速工况的运行点。可以看出增压发动机的燃油消耗比自然吸气的发动机要高。
  为何出现这种情况?和上面说的差不多,主要由于增压发动机压缩比较低(左图发动机压缩比为10.5,右图发动机压缩比为9.2)、较高的泵气损失(约1%-2%)和较高的涡轮迟滞等。除此之外,小排量涡轮增压发动机还需要较大的机油流量(活塞冷却、增压器冷却、凸轮相位调节等),损失约2%。
  通过对比几组不同的增压发动机和自然吸气发动机,其实都可得出类似的结论。不过上述对比没有考虑到不同工况点的负荷变化,因此上面的图表还不能准确描述增压发动机的油耗潜力。也就是说涡轮增压发动机不省油这个结论并非完全成立。
  为了得出结论,我们又做了另外一个对比测试,即相同扭矩情况下的油耗对比(见下图)。
  从上面这个图表看得出,相同扭矩下,轻负荷增压发动机油耗能够节省4.2%。燃油消耗趋势随发动机转速和扭矩的增高而下降。上面图表还能看得出,燃油消耗的优势主要取决于扭矩,转速的影响较小。
  但只有达到一定扭矩,增压器燃油消耗的固有的缺陷才能得到补偿。也就是说,增压发动机油耗在低速高负荷时才能够发挥优势。
  2.小排量增压发动机更省油
  如上面所说,涡轮增压发动机是否省油取决于发动机的扭矩。这就又产生了一个问题,多大的扭矩才省油呢?对应的增压发动机又该是多大的排量呢?为了进一步搞清这个问题,我们选取4种不同自然吸气排量发动机(1.4NA、1.6NA、1.8NA、2.2NA)与1.4涡轮增压发动机进行对比,采用自然吸气排量与增压发动机的排量的比值作为对比常量。
  从上面图表可以看出,增压发动机与等排量的自然吸气发动机被证实没有油耗贡献。相反,平均油耗还高出8%-10%。这种差异则被认为是纯粹的性能上不同。随着小型化因素的提高,增压发动机燃油消耗率逐渐低于自吸发动机。如果下一代自然吸气发动机属于大排量发动机系列,那么采用增压就可以获得燃油消耗率的优势。因为每一个系列发动机都是按其最大的功率设计的,因此某一发动机系列到更大排量的发动机系列附加损失也在增加。
  小型化系数从1.3开始,有一个增压发动机达到较低燃油消耗率大区域(图中绿色部分面积加大,表明增压发动机低油耗优势明显)。也就是说同样扭矩输出情况下,增压发动机与其排量比为1.3倍的自然吸气发动机具有可比性,在这一平台论述增压和自然吸气也才更有意义。
  然而,这还并非最准确的。发动机是搭载在车上行驶,因此衡量油耗多少时还必须和整车匹配。
  图中是1.4T发动机匹配整车之后,按照新欧洲行驶循环NEDC标准运行,并计算出各区域燃油消耗占整个循环工况的比例,同时用等功率曲线标出了整车需求的行驶功率。
  综上可以得出结论:在最大扭矩相同时,小排量涡轮增压发动机确实比自然吸气更省油,而较大排量的增压发动机则无明显优势。
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20万涡轮增压车大比拼 德美韩哪家强
据中国汽车乘联会2014年12月数据显示,售价在20万左右的中高级车中,涡轮增压产品占比已达67.3%。其中,以注重环保与高功率的美系车型和注重低转速扭矩输出的德系车型最为主流,而近日,搭载1.6升涡轮增压发动机的北京现代第九代索纳塔也进入了人们视野,标志着韩系车型也正式进军轿车&T动力&领域,而日系车在这一领域仍是空白。
本文就从售价20万级别的主流涡轮增压车型当中挑选德美韩三款最具代表车型,为读者对比一下目前市场上这一级别涡轮增压性能中看看到底哪家强。
所选车型:北京现代第九代索纳塔 1.6 GAMMA T-GDI发动机
最大功率输出132.4kw/5500rpm,最大输出扭矩265N&m/rpm
北京现代第九代索纳塔上市,代表着韩系涡轮增压产品的成熟期到来。第九代索纳塔装备了一台内部代号为G4FJ的1.6 GAMMA T-GDI发动机,其中GAMMA代表发动机产品平台号,T代表Turbocharger,GDI代表Direct fuel injection缸内直喷技术。该发动机为现代汽车欧洲研发中心主导开发产品。
众所周知,涡轮增压发动机本身具有迟滞性,尤其在低转速区间,这一现象尤以大众旗下增压车型最具代表性。为了改善涡轮增压车型的舒适性,第九代索纳塔为涡轮增压发动机选用了博格华纳提供的单涡轮双涡管技术,将排气通道分为两条,有效的减少了涡轮迟滞性。这一技术同样也使用在宝马旗下的代号为N20的发动机上。
第九代索纳塔使用的1.6 GAMMA T-GDI采用了全铝机身,由于铝合金缸体的实际硬度要大大高于球墨铸铁,在耐久性方面,索纳塔显然更胜一筹。宝马等德系豪华品牌在使用涡轮增压发动机时,同样也选择了全铝合金设计。
在动力输出调教方面,和德系车型一样,第九代索纳塔同样注重低转部分扭矩输出,在1500转时即可输出265牛&米扭矩,在1.6L的排气量基础上,输出了超过1.8T的扭矩,而扭矩平台可达4500转,同时提供了较为优秀的燃油经济性,其工信部公布综合油耗值为6.9L/100km。
第九代索纳塔搭载的1.6 GAMMA T-GDI使用的是CVVT技术,其中C代表连续。连续可变气门技术可以线性的改变进排气节气门开度,由此为车辆提速时提供了更好的动力支持,也减小了发动机本身气门相位死点所造成的动力损失。而VVT技术仅能实现分级进排气可变气门技术,在某些特定转速区域依然会出现死点,由此造成发动机动力损失。
所选车型:一汽大众迈腾EA888发动机
最大输出功率为118kw/rpm,最大扭矩250N&m/rpm
其核心技术亮点为可变进气歧管与缸内直喷。EA888带有由油压控制的可变气门技术,但该技术仅能实现气门以分级形式变化,依然会有部分转速下出现死点。
发动机缸体方面,EA888采用采用了球墨铸铁材料,其优势是成本低廉,但耐久性及硬度方面均不及铝合金材料,球墨铸铁本身会重量要高于铝合金,在经济性方面也会有所降低。1.8T的迈腾工信部公布综合油耗值为8.1L/100km。
在动力输出的调教方面,德系产品注重低转部分扭矩输出,比如如大众旗下的1.8T车型在1750转即可输出最高扭矩250牛&米,扭矩平台可达4500转。
所选车型:长安福特蒙迪欧1.5T Ecoboost发动机
最大输出功率为133kW/6500rpm,最大扭矩为240Nm/rpm
美系小排量车型中使用涡轮增压发动机的历史并不久远,其涡轮增压技术大部分来自欧洲。但与欧系车型不同,美系车型更注重发动机的高功率调校与环保能力。介于北美用车环境与欧洲不同,因为大量的平原路段以及洲际公路,美国人更愿意接受长直线加速的快感。
1.5T Ecoboost发动机最大输出功率为133kW/6500rpm,最大扭矩为240Nm/rpm。技术特点为全铝机身,双区独立进排气可变气门正时系统。
但从数据表现上可以看到1.5T Ecoboost,同样也在低转扭矩方面有所考虑,将扭矩输出峰值拉低到1750转,但依然不及大众和现代的1500rpm。在低速区间行驶时的操控感要低于以上两款德系与韩系的发动机表现。
为了直线加速中后段力量的输出,以及极限车速的提高,1.5T Ecoboost将最大功率输出点标至6500rpm,这符合美系车型的一半标定习惯。同样也暴露了该发动机低转部分动力输出一般的表现。
在选车过程中车型发动机排量参差不齐,想比较发动机的燃烧效率,确实有些为难。其实考量发动机的动力性,我们可以简单的进行一次数据计算。由于在主机厂生产过程中,一般功率并不使用测量设备进行实测而是使用扭矩等数据进行换算,由此可见扭矩的重要性。我们可以简单的将最大输出扭矩除以发动机排量,即可得到其每一升排量燃烧过程中所产生的最大扭矩,这样就可以对不同排量的发动机进行横向对比。&&&&
在以上三款发动机中,升扭矩最高者为北京现代第九代索纳塔所装配的Gamma发动机,升扭矩为165.625N&m/L。排名第二的为长安服帖旗下1.5T Ecoboos发动机,可达160 N&m/L。而一汽大众旗下EA888发动机仅为138.89 N&m/L。这一简单的数据可使,燃烧效率立见高下。
编辑小结:
通过对比我们不难看出,德系、美系车型作为涡轮增压阵营中的老派劲旅,尽管拥有着较为出色的性能,但以第九代索纳塔为代表的韩系车型同样来势汹汹,为进入涡轮增压阵营做足了功课。其1.6 GAMMA T-GDI发动机具有良好的均衡性,性能与同级别产品相比也略占优势,实力不容小嘘。
销售热线:400-850-1183
联系地址:长沙高新开发区嘉运路86号麓谷汽车世界B-01
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