「T amp全面解析NA的概念(分三章解读涡轮增压的概念/原理/初衷)。要分析两种内燃机的区别,首先要对所谓的汽车发动机有一个清晰的概念。燃油车的发动机是往复式内燃机,通过燃烧燃油产生热能,并将热能转化为机械能。运行步骤包括四个步骤,即进气和喷油、压缩和蒸发、膨胀和做功、排气循环。因为总共有四个步骤,所以这种机器也被称为“四冲程内燃机”,其中第三步是解决这个问题的核心。请参考下图。
名词解释解析T_turbo的概念,解释为涡轮。NA _自然吸气,定义为自然吸气。
l _升,定义为升(容量单位)
大多数汽车爱好者用“T/L”来区分涡轮增压和自然吸气发动机。但“某某L”只是指发动机排量的总升数,并不代表真正的自然吸气技术。准确的称谓应该是“1.5 NA”/“2.0 NA”,那么NA是什么呢?
NA_自然吸收空气。这里的关键词是“吸入”而不是摄入。内燃机活塞的往复运动会产生负压吸力,通过进气管道,借助正面碰撞的风阻,将空气体由外向内吸入。这是内燃机结构特点带来的一种特殊的进气方式。涡轮增压发动机无一例外也有进气功能,但空气体的进气会被压缩一次,然后送入发动机的燃烧室(这是第三章解释的核心区别/初衷)。 为什么要涡轮增压,什么是增压?涡轮增压器通俗的解释就是其本质是一组“空气体压缩机”:它将大体积的空气体压缩成小体积,这就是压缩的概念。你可以把空气体想象成一团棉花糖。NA引擎通过吸力吸入一个正常体积的棉花糖,“吃掉”。涡轮发动机把一个更大的棉花糖球压缩成和NA吸进去的体积一样,然后“吃掉”——想到一个问题:虽然涡轮压缩的棉花糖和NA吸进去的体积一样,但实际量是不是更多?这就是压缩的作用。棉花糖是人体需要的糖和能量,压缩空气体是发动机需要的能源。 知识点一:不减少!棉花糖能被压缩是因为“糖丝”空之间有很大的空隙,而空气体能被压缩是因为各种分子之间也有空隙。压缩的概念是通过外力推动每个分子变得紧凑,也就是让分子之间的空隙变小;假设1升空气体(大气氧浓度为20.95%)中有“2095个氧分子”,那么当1.5升空气体被挤压(压缩)到1升(体积标准)大小时,氧分子之间的间隙变小,但“1升压缩空涡轮增压技术的真正目的是涡轮增加空气体中的氧。为什么? 知识点二:燃烧的基础是氧气!燃料燃烧是一种氧化还原反应。没有氧气,燃料即使在更高的温度下也不能燃烧。也就是说,大气压空气体中20.95%的氧气是至关重要的,因为它是燃料的催化气体,但这种压缩空气体又有什么关系呢?这里的重点是反应催化的效率(程度)。如果在固定时间内输送给燃料的氧气量不同,分子运动的强度就会有不同的程度。参考以下三个条件。固定时间标准固定燃料量氧气越多,运动强度在固定燃料量的反应过程中就会越活跃。燃烧的概念,参考下图(仅指分子运动状态/燃烧状态)。
扭矩为王——综上所述,面对相同的燃油量,发动机提供的相同量的空气体中的氧气越多,分子运动就会越兴奋。在这里,燃烧反应分子的运动是驱动活塞曲轴往复运动的动力源。至于所谓的热能,可以理解为“结果/测量参考”。因为运动产生热能,热能是反应的结果,但这个结果可以用来推断和区分分子运动状态的强弱——运动强度越大,摩擦产生的热能越高。那么,同样单位的燃料在常压下面对20.95%起的不同浓度的氧气会发生什么?参考下图。 上图是压缩空气体的火焰温度,是在各种浓度水平下燃烧产生的(大气空气体和汽油为1200摄氏度)。可以看出,高浓度空气体的压缩可以促进燃料反应强度的加强,所以在一定的时间范围内,各种分子的运动强度越大,产生的动能和摩擦产生的热能越高。如果这个描述不好理解,就举个简单的例子。NA发动机在2000rpm-20.95%氧气浓度下工作,产生“150n·m”扭矩。
涡轮发动机在2000转/分-25%的氧气浓度下工作,产生“300牛·米”的扭矩。
(数据未计算/仅供概念参考。)这才是涡轮增压技术的真正作用:提升扭矩。
四冲程内燃机的每一步都需要时间,运动时间比较一致。
假设两台机器的膨胀做功冲程时间都是100ms,NA发动机因为“缺氧”只能缓慢运动以反应150n·m的扭矩,T发动机在“富氧”状态下获得更多的能量,所以在同样的100ms内自然可以输出更多的能量——扭矩。如上图所示,扭矩的概念是发动机“一次输出的功率”,转速是一分钟内曲轴转动的次数(单位为rpm)。两者相乘,减去一些损耗,就是所谓的马力,这也是衡量汽车性能的核心参数。 马力的计算公式:(n·m×rpm÷9549)×1.36 = PS。这组公式中的数字不得更改。rpm速度和N·m扭矩相乘。那么,在转速不变的前提下,是不是扭矩越大,PS(马力)就越大?答案显然是没有争议的。上面已经解释过了,涡轮增压空气体压缩技术可以提高发动机的扭矩,所以结果自然是马力的增加【以恒速为前提】,也就是性能的增加。在不需要高性能的情况下,可以在大扭矩的基础上推导公式,结论是大扭矩低转速可以实现小马力,势必省油。 总结Turbo——玩氧专家拿——玩位移的专家
t技术可以在不增加机油的情况下,通过增加氧气来增加扭矩。这项技术可以节油减排,提高驾驶乐趣,因为2.0NA发动机的最大扭矩一般只有200n·m,而2.0T发动机可以达到400n·m的标准。
NA自吸发动机无法实现增压富氧燃烧,提高扭矩的唯一方法就是增加内燃机的排量。排量的概念是发动机进气或排气的流体体积的总和。进气量越大,喷油量越大。空燃气和燃油喷射总量越多,燃烧产生的热能就越多。不过NA毕竟是在“缺氧状态”下燃烧做功,所以即使排量再大,扭矩也不会很理想。主流的3.0NA-V6发动机只有320n·m左右的峰值扭矩,这也是未来NA发动机必然被淘汰的原因。目前仍有部分车辆在使用,只是因为这类发动机制造成本低,供参考。 编辑:天河汽车内容:原创首发
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