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功率都一样,为什么排量会越来越小?

2020-10-28 11:45    

罗马谚语中有一句这样的话:条条大路通罗马。在数学领域,答案虽然只有一个,但每一个问题都有多种解法,就好像爬山,虽然山顶只有一个,但通往山顶的道路却有很多。在众多通往山顶的道路中,必然有一条路径最短、走起来也最轻松的道路;而数学问题里虽然有很多解法,但也不是每一个解法都看起来简洁优雅。

在工业领域,可实现相同效果的机械结构多种多样,但在实际使用中,不同的机械结构各有优劣。比方说电动升降机和液压升降机可以实现相似的功能,但电动升降机可承载的较小,而液压升降机工作噪声较大,因此两种升降机能适应的场合有所不同。

以升降机为例子似乎还不够极端,我们以涡轮增压发动机为例。早些年推广涡轮发动机的时候,市面上还是有不少自然吸气发动机可选的。经过数十年的发展,涡轮发动机小型化的趋势变得更为明显,但账面动力依旧与过去的大排量(相对而言)涡轮发动机保持一致。有人可能会疑惑,都是涡轮增压,如果相同的动力,那么排量大和排量小的发动机有什么区别呢?

要回答这个问题,首先我们要知道涡轮增压技术是如何提高动力输出的。对涡轮发动机而言,发动机的动力在很大程度上取决于增压器的增压值。而当发动机转速越高,排出的废气也越多,自然也有更强的废气推力去带动涡轮增压器旋转做功……如此循环下去,如果不加干预且发动机各个零件足够结实的话,动力输出超过F1赛车也不是不可能的,所以很多车型虽然搭载的发动机排量不大,但在涡轮增压技术的加持下,其加速表现也不比一些大排量发动机差。

当然,发动机的动力输出除了进气量之外,还受到很多系统的限制,比如冷却系统、供油系统,还有零件强度等等。此外,增压器要达到较高的增压压力,需要工作更长的时间,而驾驶员感受到的便是动力的延迟。为了优化驾驶体验以及考虑到其他零部件的限制,部分企业不会将涡轮发动机的增压值设置得太高,因此一些车企推出的大排量涡轮发动机的动力输出并不会比小排量发动机高很多。

除去心理因素,用同等功率的小排量发动机,替代大排量发动机完全没有问题。因为从绝对的加速表现来看,使用大排量涡轮发动机与小排量涡轮发动机的车辆的加速成绩是不相上下的。以1.5T高功率雅阁和宝马320Li为例,前者的最大马力为194Ps,百公里加速在8.5秒左右;后者最大马力为184Ps,百公里加速为7.9秒左右。考虑到变速箱、驱动形式和轮胎方面的差异,其实两者的加速表现已经非常接近了。

但体验过两款车型的人都知道,宝马320Li的动力响应更为迅速,这也是拜较大的排量和较低的增压值所赐。不过发动机小型化也并非一无是处,排量变小后,活塞等运动部件的重量也相对减轻,摩擦面积和泵气损失也有所下降,这些优势有助于油耗的降低。从实际的油耗表现来看,宝马320Li的百公里油耗可以轻松超过9L,而雅阁则在7.9L左右,虽然320Li重量更大,但这样的油耗差距还是不能忽视。

【宝马320Li百公里油耗,数据来源于小熊油耗】

【本田雅阁百公里油耗,数据来源于小熊油耗】

虽然发动机排量小到一定程度,涡轮迟滞的现象就变得不可忽视,但由于小排量发动机油耗优势明显,且同等功率下的加速表现不比大排量车型差,因此未来汽车发动机还是会朝着小型化的方向发展的。更何况很多车企都在48V混动系统上投入了研发,一定程度上也改善小排量发动机的涡轮迟滞现象。而在未来,将会有越来越多车企趋向于采用小排量+48V替代大排量发动机。

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