涡轮增压发动机真的省油吗
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发布时间：2022-10-14 23:56
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时间：2024-12-04 07:03
增压系统结构富氧燃烧概念扭矩马力关系
要了解涡轮增压发动机如何节油，掌握这三个知识至关重要。首先我们来看看增压系统的循环原理:增压器本身没有动力系统，其涡轮叶轮的运转既不是电驱动，也不是燃烧燃料和热能驱动。
基础知识的动力来源是内燃机运行中的废气。燃油车配备“四冲程活塞往复循环热机”，其第四冲程为排气冲程。由于气缸(燃烧室)内的压力很高，废气的流量和压力也极高，很难在运动中堵塞排气管。涉水行驶即使水位超过尾管，也会被排气压力推出。
因此可以看出尾气的压力有多高，所以高流量的高压尾气会带动涡轮增压器涡轮，其转速会很快。涡轮增压器涡轮由来自排气歧管的高压废气驱动，同时驱动进气管中的叶轮以相同的速度旋转。
图1:增压器的结构
图2:完整结构的动态演示
“叶轮”在进气系统中运行，转速可高达每分钟数万转至10万转以上。空空气通过排气冲程的吸力和进气冲程的负压被吸入，当它流经叶轮时，会被高速旋转产生的压力压缩。空气体由各种分子组成，其中主要有以下三种类型。
氮气78%氧气20.94%二氧化碳0.03%
剩下的是稀有气体。各种分子之间是有间隙的，因为分子(和其中的电子)是互斥的；如果没有压力约束，空气体理论上不存在。
这里所谓的20.94%的氧比标准，是零海拔的标准氧浓度；越靠近水平线，空气体受重力约束的程度越高。说白了，空气体的分子间隙是靠压力(拉力)减小的，但是随着海拔的升高，空气体在重力的作用下会越来越小，失去束缚作用分子排斥的程度就会严重，或者可以理解为空气体。
比如在5000米的高空，分子排阻理论会导致氧气减少到11.5%。然而，装有燃油车的内燃机的运行基础是单位体积的氧分子越多越好。然后，氧气被外力压缩得更“紧”——减少了分子间隙，增加了氧气分子的数量。这是最理想的进气方式吗？
富氧燃烧涡轮增压发动机增加氧气浓度。需要增加燃油喷射吗？很多非车辆用户认为TURBO发动机耗油，这是由于对两个概念的误解。
TURBO-增氧不增量（体积概念）排量＋等于增量
涡轮增压技术不会改变发动机的进气量。比如2.0L-T的增压器，每个气缸的排量会是“0.5L”(升)；没有助推器系统就不会变，加了助推器也不会变。是不是有点难以理解，增加的只是【固定标准量的氧分子数】？再看一张，你可能就放心了。
可以理解，标准海拔的氧浓度为20.94%，因此理解为“1l = 2094个氧分子”(例)。
2.0L-NA自吸为2094个2.0L-Turbo高度压缩可增加到≥3000个
这就是所谓的“富氧状态”。燃烧的本质是燃料碳氢化合物(或其他可燃物)的氧化反应。在反应过程中，【光能&:热能】，其实能转化为动力的热能只是一个巧合的发现，然后通过机械结构得到很好的利用。
反应的本质是分子运动碰撞产生的驱动力，决定驱动力强弱的核心因素是氧气的浓度，只要浓度高于常压标准即可；然后分子运动产生的驱动力更强，所以涡轮增压发动机依然按照空14.7:1的气油比喷油，只是进气系统稍有升级；提高扭矩的技术方向已经从原来愚蠢的增加排量(增加油耗基数)的方法，变成了先进的“标准燃油喷射-充氧加扭矩”的方法。
概念公制马力是行业通用的单位标准，驱动力为运动效率1ps = 75kg 1m/1s(每秒每米)。在物体质量不变的前提下，马力越大，运动速度越快。下面可以说明节油的基本方式:功率=扭矩×速度÷9549，马力=功率× 1.36。一辆车需要足够的马力才能顺利加速，而增加马力的方法无疑有三种。
大扭矩×高转速＝强劲大扭矩×低转速＝合格小扭矩×高转速＝合格
转速的概念:曲轴每分钟转数，四冲程发动机曲轴转两圈，喷油一次。那么当然，发动机转速越高，喷油频率越高，也就是油耗越大，所以第三种组合虽然动力合格，但油耗总会高。
真实数据比较:
2.0L-NA平均最大扭矩200N·m左右（4000pm左右达到峰值）2.0T-增压机峰值数据可达400N·m（1500~4000rpm区间维持峰值）
同样排量和喷油量的发动机，2.0T增压机的最大扭矩会高一倍，所以同样马力需求所要求的速度标准会差很多。比如需要100PS马力时，2.0NA的转速约为4000转/分，但2.0T的这个水平低于1800转/分。油耗高还是低有争议吗？
总结:涡轮增压技术当然更省油，但因为动力强很多，用户在实际驾驶时会迅速改变驾驶风格。养成高速驾驶快感的习惯后，油耗总会略高。但是，如果采用等效排量和推重比的增压车，以自然吸气车用户的风格驾驶，那么油耗肯定要低很多。
(柴油机节油的原理也是高热能、高扭矩-低速运转)
