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?。ㄌ寤曜迹? ,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 。
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