自吸发动机被淘汰不是没有道理的。车辆油耗和很多因素有关,大多数情况下,2.5L自吸会比2.0T油耗更高。很多对车辆技术原理一知半解的人,仍旧迷信自吸发动机,觉得自吸没有涡轮迟滞,动力更平顺,其实从动力、油耗等综合表现看,自吸都是已经是相当落后的技术了。我们对比一下自吸和涡轮增压的油耗及动力表现,了解相关原理,也就知道如何选择发动机了。
一、涡轮增压和自吸的油耗对比:
以2.5L自吸和2.0T对比,谁油耗总体油耗表现谁更高并不绝对,但是从理论层面上看,涡轮增压发动机还是有绝对领先的优势的。我们先来分工况讨论:
1、怠速工况:
聊工况之前,先用最简单的语言来靠谱一下什么是涡轮增压:我们可以把发动机理解成崩爆米花,油气混合物在气缸内爆燃,推动活塞做功,显而易见,气缸越大(总体排量越大),单位时间内能做的功就越多,也就是功率越大。功率=马力X1.36,大功率,大马力,动力越强。
不过,排量越大,也必然对应着油耗越高,因为每次做功燃烧吸入的空气和喷油量也就越多。在没有涡轮增压之前,大排量=动力强=油耗高,小排量=动力弱=油耗低,基本上都是成正比的关系。
而空气这东西是可以被压缩的,也就是说同样是2L的气缸内,可以通过外部加压,压入更多的油气混合物。这就是为什么2.0T发动机远比2.0L自吸动力更强的原因。而这种加压,一般是通过“涡轮”实现的,利用排气的废气带动涡轮转动,给进气加压。正是因为这种结构,涡轮并不是时刻工作的,只有在发动机达到一定转数时才会介入,一般在1500—2000转,理解这个就好理解怠速工况了。
怠速的时候,发动机转数远没有达到涡轮介入所需的转速,所以这时候,2.0T的怠速油耗和2.0L自吸没什么区别,而我们前面也说了,排量和油耗基本是成正比的关系,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(不考虑其他因素)。
2、起步工况:
从严谨度的角度来说,其实并不存在起步工况,发动机只是按照负荷来分小负荷、中负荷和大、全负荷工况。不过这样区分的话,因为两者动力水平不同,对比就失去意义了。起步工况,车辆从静止到运动,需要对抗的静态摩擦力是最大的,所以需要较大的扭矩。而这时候,2.0T和2.5L自吸则有非常明显的差异。
自吸发动机往往最大扭矩比较小,一般2.5L自吸只能达到250牛米,也就是1.5T的水平,好一点的1.5T发动机甚至能达到300牛米。而且因为是自吸,它要达到最大扭矩的转数也更高,以凯美瑞的A25A发动机为例,达到250牛米的最大扭矩需要5000转。
而2.0T的涡轮增压发动机,最大扭矩基本上都300多起步,最高甚至能达到390牛米,普遍也有350牛米左右。而且发动机达成最大扭矩的转数也比较低,大多都在1500转—2000转左右。
也就是说在起步加速阶段,2.5L自吸要拉高发动机转数才能获得很好的加速度,而2.0T在2000转左右,动力就已经很强劲了。
我们知道,发动机转数越高,意味着一分钟内做功喷油的次数越多,油耗也就越高,所以在这种工况下,2.5L自吸显然是更费油的。另外,最大扭矩转数的区间越大,最低区间越窄,也意味着发动机在起步工况时的油耗越低。比如说两款发动机,其他参数相仿,一款在1500转开始就能迸发出最大扭矩,而另外一款则需要在2000转才能爆发最大扭矩,那基本上可以判定,1500转的油耗表现会更好。
3、高速巡航工况:
也就是车辆匀速行驶时,发动机的工况。一般是中负荷或者中大负荷,发动机并没有达到动力极限,而且汽油的燃烧都比较充分,基本上都处在最佳工况区间。这时候决定谁更省油,谁更耗油,更多取决于发动机的热效率,或者是车辆的风阻、重量的外在因素,和是否是涡轮增压其实关系不大。
匀速状态下,可以认为车辆的风阻和地面摩擦阻力和输出功率平衡,那这时候谁的燃油转换效率更高,谁更省油。
4、极限工况:
比如说油门到底,急加速超车。这时候肯定是2.0T更费油。因为2.0T发动机的动力上限更高,完全爆发的情况下,比如说在5000转的时候,它的实际输出可能相当于3.0L发动机了。所以油耗必然更高。而2.5L自吸,再怎么踩,它也是2.5L的排量,动力上限决定了油耗上限。
总结起来,可以这样认为,2.0T通过涡轮增压,最高能给达到3.0L,甚至3.5L的排量水平,这种极限状态下是比2.5L自吸费油的,当然,动力也要更强劲。但是它涡轮不计入的时候,又和2.0L自吸的耗油量相仿。所以油耗低于2.5L自吸的时候更多。我们家用车,不上赛道,动力更多是用于储备——可能开车一个月,也就超车的时候用那么一脚地板油,大多数时候是用不上的。所以综合表现来看,2.0T比2.5L自吸更省油。
二、问题扩展:车辆油耗和哪些因素有关?
1、排量:前面对比,可以总结出,油耗和排量肯定有关系,虽然有涡轮增压在里面搅合,但是我们把涡轮介入和不介入的工况分开,把增压后的排量展开考虑,这个关系还是成立的。
2、转数:如果每次吸气做功,所喷射的燃油都能被充分燃烧的话,那么可以认为转数越高,做功次数越多,喷油次数越多,也就越费油。只是这个关系成立需要一个前置条件,就是要高于发动机经济转数之后。因为在低转数时,尤其是怠速,低负荷时,汽油燃烧不充分有大量浪费,这时候反而不如拉高到2000转左右(大多数发动机的最经济转数区间)。
3、车重:很简单的道理,不用多说,拉着1吨的车和拉着2吨的车,消耗能量不一样,当然是越轻越省油。不过车辆越轻,安全性也越差——别听一些半吊子自媒体瞎忽悠,撞墙的话自然是越轻越安全,因为碰撞动能更小,可是两车对撞试试?小车就是给大车吸能的。
4、传动效率:一般来说双离合肯定比AT变速箱省油,因为AT变速箱用的是液力变矩器,传动效率低于双离合。最大差距可能有10%以上。
5、发动机热效率:也就是燃油燃烧,能有多少热能转化为动能——现在量产车最高的是比亚迪和马自达,热效率43%,能给超过37%就已经很了不起了。
6、经济效率区间:比如说一台车发动机热效率40%,可它能达到40%的条件是非常苛刻的。比如说要求发动机2300—2500转,输出功率28—40Kw。这其实很难,如果变速箱调校得好,可以最大程度保持发动机处于相近的工况。当然,和驾驶员的油门控制也有关系。为什么CVT传动效率不高,反而比较省油?因为它可以长时间让发动机保持在这个经济转数区间。
7、压缩比:可以粗浅理解,压缩比越高,燃烧效率越高——比如说一个单位的油气混合气体,给它压缩到一个拳头那么大,让它爆燃做得功多,还是压缩到乒乓球那么大之后爆燃做功多?同样一分气体,压得越小,威力越大。
8、发动机技术:一些提高热效率的技术就不赘述了,各种喷射技术,气门控制技术等等,都在发动机热效率上有所体现。聊点别的,比如说通用的智能可变缸技术,四缸2.0T发动机,可以在低负载的情况下用两缸运行,相当于1.0T的排量。再比如让人天怒人怨的自动启停技术,不爽,但是怠速的油耗给你省下来了,是真能省油。当然,让电池负载更大,更容易损坏是这个技术的不足之处。
9、驾驶习惯:原则是避免浪费,比如说前面眼看红灯了,你早看见,早松油门,带档滑行到路况正好变绿灯,直接踩油门走人,肯定省油。如果你看前面红灯,又给了一脚油,这脚油就是浪费的油耗。为什么堵车费油?一方面长时间怠速,起步。另外,一脚油门一脚刹车,动力全被浪费了。
10、混动:这是省油的终极利器,两田的混动,把8L的油耗降到4—5L,比亚迪的DMi更是降到了3L。原理也不难懂,就是用电来削峰填谷,费油的事情电机干,而发动机只在最经济工况工作,同时在负载不够的时候,挂上发电机给电池充电。前面像是通用的可变缸技术,其实很复杂,一些发动机喷射、气门管理技术也很难,但是能够降低的油耗杯水车薪。而混动才是大杀器。油耗3L百公里,这是燃油车永远不可能达到的。
另外,混动车型,尤其是插混车型,通过电机来辅助发动机驱动,无需太大的排量也有非常好的动力体验。比如说唐DM,2.0T能做到百公里加速4.3S,这是V6、甚至4.0TV8才能达到的水平。所以,目前很多国际车企都宣布停止内燃机的研发,也正是因为如此——因为没前途了。现在正处于插电式混动,全面取代燃油车的时间节点上,记住我这句话——只要预算够,能买插混买插混。这句话比你前面了解所有的发动机知识都有用。