鲁达 #老司机聊汽车知识#
内容概述：
涡轮增压相比自然吸气的优势柴油发动机省油的方式与优缺点详解选择硬派SUV、越野车或皮卡，会纠结的问题一定是选汽油版本好还是柴油动力强，以及选择自然吸气省心还是涡轮增压去感受高性能。
其实对这两个问题存在不解的消费者，往往都是对汽车基础知识掌握非常有限的汽车爱好者，但是可能会有某车很长时间的用车经历，所以总会以狭隘的经验来下结论。咱们不讨论具体某款车的水平，就从上述两点来全面进行分析。
01涡轮增压技术带来了哪些变化？
分析基础：是否认为热车时燃烧充分，冷启动的热车阶段燃烧不充分？
相信绝大多数汽车用户都有这种观点，理论上这种描述是错误的，至少是描述不够全面的；因为热车状态下的内燃机（不论汽油机还是柴油机）都不能充分燃烧，原因是做功冲程的时间非常短，高转速期间不过只有几十毫秒的时间而已。气缸内部的混合油气在短暂的时间内“烧不尽”，也就是不能充分进行化学反应。
「燃烧」的本质是氧化反应，燃油进行反应当然需要时间，想要充分反应并转化出充足的热能则需要充足的时间；反之没有充足的时间就不能充分反应（燃烧），所以在热车状态中也不能充分燃烧，只是比冷车时的程度理想一些罢了。
汽车尾气中有一种物质叫做“碳氢化合物·HC”，这就是汽油的主要成分；这也是印证热车瑞纳少不充分的证据，那么如何才能提升发动机的燃烧速度，以减少浪费额燃油并提升车辆的动力呢？办法很简单，那就是提升燃油反应的速度。
「富氧燃烧」是提高燃油反应速度的基础，同样是2.0L（升）排量的发动机——排量指所有气缸进气或排气流体体积的总和，说白了就是容积的总和。单缸做功时每个气缸的标准进气为0.5L，喷油量按照14.7:1的空气燃料比计算；2.0T指排量同样为2.0L的发动机，只是增加了涡轮增压器，做功标准进气量是相同的。
然而2.0L的最大扭矩不过是200N·m左右，排量即使提升到3.5-4.0L，最大扭矩也不过在350-400N·m之间；但是2.0T的优秀汽油动力增压机就能有400N·m的最大扭矩，这就是富氧燃烧的结果。
所谓“富氧”指的是进入气缸内部，与燃油进行反应的空气的氧浓度很高，至少是高于标准大气压的空气氧浓度（呼吸空气的氧浓度）。氧气是燃油反应的“催化剂”，固定量的燃油与低氧浓度空气反应的燃烧速度会比较慢，反之与高氧浓度反应的燃烧速度就会加快；这是个很有意思的现象，不过只需要了解有这个特征就好，原理不需要深究。
那么假设是2.0L&2.0T对比，自然吸气发动机吸入的是与呼吸吸入的空气相同的氧浓度标准，在0m海拔时为20.94%的氧气占比，海拔越高氧浓度越低。而2.0T通过涡轮增压器将进入发动机内部的空气进行了压缩，氧浓度可能会提升几个百分点，燃烧速度是不是会加快了呢？参考下图，不同氧浓度的燃烧火焰温度差距很大。
燃烧会产生高温，可以理解为燃烧过程中分子剧烈碰撞摩擦的结果；氧浓度的提升加强了分子的“运动活性”（强度），产生的温度自然会更高。同时运动强度的提升也等于增加对活塞的“推力”，活塞再通过连杆推动曲轴运转输出的扭矩也就会更大了。
这就是涡轮增压技术为什么能让中小排量发动机的扭矩，比中大排量发动机还要大的核心因素；说白了不是改变了燃油的性质，而是提高了燃烧反应的效率（速度）。或者理解为自然吸气发动机实际浪费了很多燃油，涡轮增压技术通过“减少浪费”、提高“燃油利用率”以提升性能。至此可以得出这样的结论——自然吸气技术很落后，涡轮增压技术更先进。
02T技术·汽柴油机油什么区别？
同样使用涡轮增压技术的发动机可以分为汽油机和柴油机，这两种机器有什么区别呢？
点火做功方式的区别无需赘述，这并不是影响动力差异的核心；众所周知柴油机更省油，但省油的方式可能是很多人不了解的。省油的基础首先是柴油自身的优势，柴油燃烧的火焰温度可以达到1800℃，高于汽油600℃；这就足以说明等量的柴油反应过程中，会产生更强的“活塞推动力”，扭矩自然会更有优势。
汽油机在排量相同的前提下想要与柴油机的最大扭矩持平，方式则是进一步提升“进气氧浓度”；以进一步提升燃烧速度（充分性）为基础，补偿汽油本身的不足。事实上也是可以实现的，只是前提必然会是低扭矩的柴油机技术落后而汽油机技术先进。
方式二：限制柴油机的最高转速。
柴油机≤4000rpm汽油机≤6500rpm这是量产代步与载货汽车发动机的平均极限转速，柴油机的极限显然要低得多；而且是每个前进挡都只能拉升到这个极限，这点是需要了解的。汽车装备的四冲程发动机曲轴转两圈做功一次，转速4000rpm则每分钟耗油做功2000次，汽油机转速6500rpm则为每分钟做功3250次。
在重载牵引或急加速时会以低速挡高转速的状态运行，柴油机充其量是2000次的标准，但是汽油机大油门汽油就能拉升到3500次；相同排量的柴油机每分钟少做功1500次，油耗是不是会低很多呢？这还只是对比涡轮增压机的差距，如果对比自然吸气发动机则差距更大。
参考三台发动机的数据：
汽油2.0T-200kw/400N·m（1500~4000rpm）柴油2.0T-120kw/400N·m（1500~2500rpm）汽油3.5L-200kw/350N·m涡轮增压机的最大扭矩（N·m）之后总会标注一个转速区间，其概念指在1500-4000rpm的转速范围内，发动机输出的扭矩都会是最大的400N·m；因为在这个范围内都会按照与排量相同的标准吸入空气，也就是单组气缸做功时吸入0.5L。喷油量按照始终不变则动力必然会维持在最理想的范围内，这是涡轮增压机的特点。
而3.5L-V6自然吸气发动机的最大扭矩不需要标准，因为这种机型只能在某一个转速节点实现最大扭矩；最常见标准是4000rpm，这是3999rpm和4001rpm的转速都会不足350N·m的概念，距离4000rpm的转速差距越大则扭矩越小，2000转时也许只有两百多牛米而已。
而（扭矩×转速÷9549＝功率），相同转速的扭矩小则功率低，功率×1.36＝马力，功率低则马力小动力差。
那么在汽油2.0T·2000rpm即可达到400N·m，而3.5L-V6才两百多的前提下，相同转速的动力差距是不是就会很大了？答案是肯定的，但为什么两台机器的功率又能相当呢？因为3.5L-V6还能够以拉升转速的方式实现高功率，2.0T的高转速区间扭矩也会下降；但日常代步驾驶和越野驾驶都不需要高转速拉升高功率，那么能以低转速实现高性能的2.0T，以不需要频繁拉升转速的方式代步驾驶，在加上2.0－3.5＝﹣1.5L的排量差值，油耗当然会低太多。
综上所述，涡轮增压机能够以小排量实现大排量发动机的功率和扭矩，又能在代步转速区间维持峰值扭矩，所以既能实现理想的动力体验又能达到节油的目的。这就是几乎所有中大排量自然吸气汽油动力越野车与皮卡都被停产，这些外国品牌的落后车型只能面向非洲、中东、澳洲是、南美等汽油工业水平很低的车市的原因。
剩下的优秀越野车和皮卡哪台不是涡轮增压机，比如2.0T牧马人、4.0T·G500、2.0T·坦克300、3.5T-F150猛禽等等；至于柴油动力汽车全数使用涡轮增压技术，包括知名度很高的越野车和越野房车品牌都不例外。由此可见涡轮增压技术早就是主流，涡轮增压器的使用寿命也非常理想，每年行驶十几万公里的客货车的增压器仍旧很耐用，自然吸气发动机只是低成本的产物，仍有些车企鼓吹这种机型——看一看这些品牌还有没有像样的吧。
最后再说明一点：想要具备越野能力且省油的越野车型，柴油动力是理想的选项；反之既想要理想的越野能力，又能在铺装路面具备理想加速能力的话，汽油增压机才是最佳选项。
因为柴油机限制了转速，低转速的扭矩虽然能与同排量汽油机一样或更大，但与低转速相乘也“乘不出”高功率大马力；而且每个前进挡都被限制了转速，所以只有低转速时的爆发力强，转速稍高时就不如汽油机了——大扭矩能实现起步加速的“初段”的良好加速感，高功率则是强力爆发力的“持续性输出”的概念；转速是决定是否能持续爆发的基础，所以即使有480N·m的2.0T柴油机，装备在硬派SUV上的破百成绩也是10秒开外；但400N·m·2.0T的汽油机就能让相同的车实现8-9秒的破百成绩，这就是转速的价值。
编辑：天和Auto-汽车科学岛
天和MCN授权发布
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