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誤解?最大扭矩輸出和渦輪遲滯

2018-06-25 15:28
FutureCar
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最大扭矩輸出和渦輪遲滯現(xiàn)象,有很多人可能會混淆渦輪遲滯現(xiàn)象就是因為沒有到最大的扭矩輸出點,其實簡單來說,渦輪增壓發(fā)動機在廠商聲稱的轉(zhuǎn)速范圍(比如2000-5000rpm)輸出最大扭矩,和這臺發(fā)動機在這個轉(zhuǎn)速下沒有渦輪遲滯這件事,是沒有任何(直接)關(guān)系的。

那是廠商欺騙消費者啦,其實并沒有廠商其實只說了一半的概念,廠商測試最大的扭矩輸出點比如是2000RPM開始,但是并沒有說需要多長時間才可以輸出,這個就是渦輪遲滯現(xiàn)象,從你勻速行駛,踩著10%的油門的狀態(tài)到你踩下全油門加速,等0.1秒就給你輸出最大扭矩是輸出了最大扭矩,讓你等2秒之后再給你最大扭矩,也是輸出了最大扭矩。

下面我們來用圖舉例來說明:

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上圖模擬的是一臺2.0升自然吸氣發(fā)動機的動力輸出扭矩圖。如果你掛著最高檔在100公里巡航,比如轉(zhuǎn)速在2000rpm,此時你需要加速。假設(shè)檔位不變,那么作為自然吸氣發(fā)動機動力可以在0.1秒左右就從A點上升到B點。

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相反,如果是一臺1.4T小排量渦輪增壓發(fā)動機,你的發(fā)動機在你踩下全油門的瞬間只能輸出130-140NM左右(C點,1.4自吸發(fā)動機等價最大動力)的動力輸出,剩下就要等排氣把渦輪的轉(zhuǎn)速提升之后才能有足夠的額外進氣,也就是說,你現(xiàn)在的A點到B點不是0.1秒了,是A點到C點的0.1秒加上C點到B點的若干秒。

但是這和廠商宣稱的,2000rpm開始輸出最大扭矩并不沖突,只不過因為渦輪遲滯的存在,你不能馬上感受到(那個聲稱的轉(zhuǎn)速下的最大扭矩)而已。

而進一步的事實是,(一般情況下(非quasistatic))你也永遠感受不到這個轉(zhuǎn)速下(比如2000rpm)的最大扭矩,因為實際過程是,即使不降檔,從你踩下油門的瞬間開始,因為你輸出了動力,所以車輛是在加速的,也就是說發(fā)動機轉(zhuǎn)速也是在上升的,所以實際過程中你的動力輸出是這樣的(見下圖),不是從A到B而是從A到D,當你感受到最大扭矩的時候,發(fā)動機轉(zhuǎn)速已經(jīng)到D點對應(yīng)的轉(zhuǎn)速了。(注:而由于自然吸氣的動力響應(yīng)足夠快,你感受到的(基本上)確實是從A到B再把車加速到D)

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除了你感受不到(在這個轉(zhuǎn)速下的)最大扭矩,你還感受不到(純粹在這個轉(zhuǎn)速下的)渦輪遲滯。因為在實際過程中,隨著轉(zhuǎn)速的上升,你(這個過程)綜合實際感受到的遲滯是從E到D的遲滯和從A到B的遲滯的中間值。又因為轉(zhuǎn)速越高,渦輪遲滯越。ㄒ驗榘l(fā)動機是volumetric cyclic machine而渦輪機是flow machine),就會給你產(chǎn)生低轉(zhuǎn)速(即使是廠商宣稱的可以輸出最大扭矩的起始轉(zhuǎn)速)沒有動力還有渦輪遲滯,而轉(zhuǎn)速一高動力就變得充沛而且渦輪遲滯也小了的真實而又虛假的現(xiàn)象。其實動力是在任何(宣稱可以輸出最大扭矩的)轉(zhuǎn)速都有的,只不過由于低轉(zhuǎn)速渦輪遲滯比較大,所以釋放不出來而已。

換一個說法,那就是扭矩平原和渦輪遲滯,是兩個一起發(fā)生的現(xiàn)象有相關(guān)但是沒有因果關(guān)系。不能因為有扭矩平原,就認為沒有渦輪遲滯,不管這個扭矩平原有多寬廣。

問題到這里貌似回答完了,但是其實還沒有。

因為上面只說了,有扭矩平原(這個靜態(tài)現(xiàn)象)和不會有渦輪遲滯(這個動態(tài)現(xiàn)象)并沒有什么直接關(guān)系。但是他們有間接關(guān)系?

首先如果你想用一個1.4t的發(fā)動機替代2.0的稀然吸氣發(fā)動機,假設(shè)你會把小型化的全部紅利都用于效率的提升。那么對于最大扭矩在200NM左右的自然吸氣發(fā)動機,如果你選擇一個小一些的渦輪,它會讓你的扭矩圖看起來是這樣。

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如果你選擇一個大一些的渦輪,那么他的扭矩圖看起來會是這樣。(假設(shè)為了輸出相同的最大扭矩和馬力)

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如果是一個大渦輪,可以看到,同樣的最大扭矩輸出的起始轉(zhuǎn)速就要高一些(3000rpmVs2000rpm),不利于日常駕駛,但是其理論上可以達到的最大扭矩還有最大馬力都要高很多。上圖是讓一個大渦輪輸出和小渦輪一樣的最大扭矩和功率(通過泄壓閥控制),但是如果再釋放一下他的潛力呢?扭矩圖就看起來會是這樣。

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顯然,扭矩T和功率P都可以輕易大很多。所以,人們經(jīng)常討論的所謂的小渦輪大渦輪的影響,在具體到發(fā)動機扭矩圖上的表現(xiàn)就是這個樣子了。對于同樣的馬力和扭矩的要求(當然也必須是對同一臺發(fā)動機進行增壓),顯然小渦輪會提供更廣的扭矩平臺,但是在高轉(zhuǎn)速區(qū)間的效率會低一些(這個低主要是pumping losses的增加,燃燒的效率必須是妥妥的(基本上)不影響),大渦輪扭矩平臺小,但是高轉(zhuǎn)速效率高(同理還是pumping部分效率高),而且進一步提供更高動力的潛力更大。(詳見奔馳A45 AMG為什么可以把2.0T的發(fā)動機調(diào)校地那么強勁?)

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當然,除了扭矩平臺和效率的區(qū)別,還有一點很重要的,就是小渦輪小啊,也就是輕,渦輪遲滯就小。如果定性地用畫圖來描述,就是上圖的樣子。顯然,同樣在3000轉(zhuǎn)下面加速,橘黃色的X到Y(jié)點的響應(yīng)要比紅色的快。(橘黃色和紅色的X與Y其實在一點,為了展示分開寫)

所以可以看出,渦輪增壓發(fā)動機有寬廣的扭矩平臺,和有沒有渦輪遲滯并沒有直接的關(guān)系,但是他們有間接的關(guān)系。我們可以說,在其他條件都相同的情況下,扭矩平臺廣的發(fā)動機渦輪遲滯會相對來說小。但是這個小,不是說沒有。

所以說,到了開始輸出的增壓點和渦輪遲滯這兩者并沒有直接的聯(lián)系,這兩者的關(guān)系就是我們在下面所表述的那樣有間接的聯(lián)系。

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權(quán)或其他問題,請聯(lián)系舉報。

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