发布时间:2016-06-30 11:26 我来说说 我要投稿
衡量一台发动机是否优秀,动力水平是非常重要的参考。汽车发动机经过一百多年的发展,一直是向更强的动力,更低的油耗发展。今天我们主要聊聊关于增大发动机动力的几种方法,看看这些方法都有什么优劣势。
发动机的动力参数,简单来说,有这么几个。功率、扭矩、转速。而其中,功率=扭矩*转速,所以如果看发动机的动力水平,如果不严谨的说,看功率即可。所以,增大动力基本上可以看做就是增加功率。
今天介绍的方法主要有3中,增大排量、增加转速、增压。其实,无论采用什么方法,但是最本质、最核心的目的没有变,那就是让发动机在单位时间内吸入更多的空气,燃烧做功。
方法1:增大排量
在没有增压发动机普及之前,最容易让我们想到的方法就是增大排量,的确更大排量发动机的动力会更强。
一台发动机的排量就是气缸工作室容积的总和,而单个工作室的容积就是每个气缸内活塞从上止点到下止点所扫过的气体容积。
那么增大排量的意思就很容易理解了,相当于增加了气缸工作室的容积,这样每一个气缸就可以吸入更多的空气,从而在单位时间内燃烧更多的燃料,提升动力。
可以举一个例子,比如我用铲子进行铲土,增大排量就相当于我更换了一个更大号的铲子,原来我的铲子每次可以铲5斤的土,现在的铲子每次可以铲8斤的土,这样我每次就可以铲更多的土,就是这个意思。
但是,增大排量有一个不足,就是要增加发动机的体积、重量。而且,还有一个最最致命的硬伤,那就是在中国要面临更高的税率(排量越大消费税越多),而且这属于价内税(成交价已经包含了这部分税费),这无形中就增大的很多不必要的成本。
方法2:增加转速
前面我们提到了,增加单位时间内空气的吸入量可以提升功率,但是如果不扩大气缸的容积,还有没有办法呢,是有的,那就是增加转速,相当于活塞往复运动变得更快,也可以吸入更多空气。
用铲土的例子,就是我依然采用每一次铲5斤的铲子工作,但是原来我一分钟只能铲30次,现在我工作速度加快,一分钟可以铲40次,就是这个意思。
但是,增加转速虽然可以增大功率,但是带来的负面也是很多的。比如说转速过高,对于很多零部件的要求就会非常高,因为必须要承受高转速带来的高强度负荷;再比如,高转速会带来更多的泵气损失(泵气损失就是气和排气的过程产生的机械损耗),发动机的效率就会大幅度下降。
所以,目前采用高转速获得更强动力的方法,一般是摩托车、超级跑车、F1,他们是最有代表性的。比如有些摩托车(重机车)转速可以达到1.5万转以上,法拉利458的转速红线是9000转,而自然吸气的F1引擎可以达到1.8万转。
而一般的普通家用汽车红线转速是6000-7000转,往往不会采用增加转速的办法,因为带来的效率损失是比较大的。很多1000cc的摩托车油耗堪比更大排量的汽车,这就是高转速的低效率负面作用。
但是,增加转速也有自己的优势,那就是相比于增大排量而言,增加转速基本上不会增大发动机的体积,所以这也是为什么摩托车、F1普遍采用增加转速的原因。
方法3:增大压力
增大压力简称增压,应该说是目前最为常见的提升发动机功率的办法,主要是包括涡轮增压和机械增压,虽然二者的原理不一样,但是目的是一样的,就是让气缸在不扩大容积的情况下,强行吸入更多的空气。
继续用铲土的例子,依然是采用每一次铲5斤的铲子工作,铲子的体积并没有发生变化,而我的工作速度也不变,但是,铲子每一次铲土的时候,把土进行砸实,相当于土的密度增大,这样实际上我就铲了不止5斤的土,就是这个意思。
但是,增压同样拥有弊端。比如说增压会因为压入的是更高温度的气体,所以自身的燃烧效率是会下降的,而机械增压会消耗发动机自身的一些能量,虽然提升了动力,但是要消耗更多的燃油。所以说,排量不变的情况下,增压会提升动力,但是同样要带来额外的燃油消耗。
第5页:三种方法优劣势对比
下面我们来对比一下这三种方法的优劣势。(同等技术、同等动力下对比)
三种方法优劣势对比 增大排量 增加转速 增压 体积、重量 劣势 明显优势 劣势 效率 优势 明显不足 劣势 税费 明显不足 优势 明显优势首先说说增大排量,它的优势是油耗增加并不显著,相比于增加转速和增压,效率更高。但是有两个弊端,就是要增加发动机的体积、重量,相比于增加转速是它的劣势,而且还要面临中国高昂的排量税,所以在当下的大环境下,增大排量显然不是一个好办法,因为排量税一条就足以让它越来越小众。
然后说说增加转速,它的优势是不增加体积,所以说摩托车喜欢用。但是也提到了,转速越高效率越低,并且对于发动机内部的零部件要求要很高,所以并不适合家用汽车使用。
最后说说增压,它同样要增加体积和重量,比如多了增压器、中冷器,更复杂的进气排气结构等,油耗虽然增加一些,但是动力也增强了。最最重要的一点,欧洲以及中国的很多政策都是有利于小排量增压的,所以说,增压在当下大环境下一定是主流。
总结:综合来看,如果没有税费的影响,增大排量无疑是最好的方法,论体积重量对比,和增加基本持平,但是效率会更高。然而,事实是严苛的税率政策让大排量几乎没有活路,而增加如今已经是遍地开花。但是随着技术的进步,增压也在逐步高效率、小体积,也会越来越好。
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