为什么10万~200万的车都在用2.0T发动机?_汽车

作者:黄江二手车行 来源: 发布时间:2020-10-12 05:05

想必大家都发现了,2.0T发动机已经成为了这个时代各品牌、各级别燃油车的标配。小到紧凑级家用车,大到上百万的大型豪华车,甚至连装X神器奔驰G级,都无一例外提供了搭载2.0T发动机的车型。这究竟是为什么呢?为什么大家纷纷选择了2.0L+涡轮增压,而不是其它的排量或形式呢?今天我就从几个维度为大家揭晓这个谜团!

纵观目前全球2.0T发动机的输出功率,从150匹马力开始起步,随后可以一路狂飙到421匹马力,甚至还有科尼塞克这样使用2.0T引擎压榨到600匹的......那各个厂商和车型究竟是如何从“2.0T”上搞出不同马力的呢?

调整马力最简单的操作方法就是改变涡轮压力了。我们只需通过调整涡轮的进气压力,便可以改变发动机的进气量,最终实现对发动机峰值动力的调节。所以,要想制造小马力的2.0T发动机,其实只要减小涡轮压力就可以轻松达成。而要制造大马力的2.0T发动机,也可以直接通过提高涡轮压力的方式实现。通常来说,普通家用车的涡轮增压值都会控制在1Bar以内,从而减小涡轮迟滞的现象。

虽然通过调整涡轮压力就可以达到改变动力的目的。但对于150匹到421匹这样接近三倍的动力跨度来说,只调整涡轮压力显然是不够的,这时就需要在涡轮尺寸方面下手了。首先我们要明白的是,在同等的涡轮压力情况下,涡轮尺寸越大,能给发动机提供的“压缩”空气也就越多。同理,在增压空气量一定的情况下,更大的涡轮只需要更低的压力就可以达到小涡轮高增压值相等的空气量。

宝马B48涡轮

不过需要注意的,虽然大尺寸的涡轮可以带来更多的压缩空气,但由于大涡轮拥有更重的旋转惯量,所以大涡轮往往会出现十分明显的涡轮迟滞现象。如此一来,当厂家要研发一台功率较小的2.0T发动机时,其实选择小涡轮+高增压值反倒比大涡轮+低增压值要更合理且实惠。因为小涡轮+高增压值的组合既可以有效降低涡轮迟滞现象,同时在马力上也不会吃亏。

但如果要打造超大马力2.0T车型的话,那就需要对涡轮压力以及涡轮尺寸双管齐下了。毕竟在某种程度上,巨大的涡轮迟滞反而会带来更高的动力输出极限!

现在我们已经知道如何利用涡轮压力和涡轮大小来改变一台2.0T发动机的输出功率了,可市面上那些只有150匹的超低功率2.0T发动机,又是怎么造出来的呢?毕竟以目前的自然吸气发动机水平来看,2.0L的发动机其实已经可以轻松突破150匹大关了,那为啥加上涡轮后不仅动力没有提升,反倒还出现了“涡轮减压”的现象了呢?

马自达2.0L引擎曲线

在这里就不得不提“削峰”处理了。所谓的“削峰”处理实际上就是通过ECU来限制发动机的峰值扭矩,以此来达到限制功率的目的。众所周知,虽然2.0L的自然吸气发动机可以轻松达到150匹以上的最大马力输出,但自吸发动机达到最大马力的转速区间往往都会在5000转以上了。

此时,如果安装了涡轮增压器的话,那便可以让150匹的马力出现在更低的转速区间。这样一来,即使这台2.0T发动机和2.0L自吸发动机的最大马力都是150匹,但经过“削峰”的2.0T在日常驾驶时由于动力来的更早,所以日常驾驶也会更加轻松。不过,由于动力受到了ECU的限制,发动机只能在最大150匹的范围内进行工作,所以这台车的实际动力表现便会如上图中的红线所示,不会带给驾驶者越踩越有的感受。

除了上述一些软、硬件手段外,2.0T之所以能够有夸张的动力输出范围,其实也离不开汽车赛事的功劳。大家都知道,为了保证赛车公平竞争,所以在比赛时都会根据排量大小将各个组别的赛车区分开来,而其中最常见的就是2000cc排量组别了。

为了拥有更大的马力,参赛厂家也都会不约而同地给发动机安装涡轮增压器。对于赛车来说,一台2.0T发动机早在上世纪90年代就可以轻松爆发出将近300匹马力了。而现如今采用V型4缸2.0T排量的保时捷919,单独一个发动机就拥有接近500匹左右的马力。所以那些经常参加比赛的主机厂,例如90年代的三菱、斯巴鲁、丰田,以及现如今的现代、大众和保时捷,都会有很多关于2.0T发动机的积累,所以在它们研发量产发动机时,只需要挑适合的技术适配并下放就可以了。

对于发动机工程师来说,一台发动机拥有多大排量,多少个气缸并非是拍脑门决定的,而是基于一套相对严格的规则,才可以让发动机的热效率最大化。其中至关重要的数值就是“面容比”。

面容比代表活塞的表面积与燃烧室容积的比值。这个比例越小,发动机的热效率就越容易提高。举个例子,如果缸径过大的话,那火焰横向燃烧的路径就会过长。这样一来,在发动机高转速时,汽油被点燃变成火焰并横向填满燃烧室进而向下燃烧做功的效率,肯定是要弱于窄缸径燃烧室的,所以热效率就会受到影响。

基于面容比的物理规则,发动机缸径和冲程的长度其实是有所限制的,这样一来最优的单缸排量就被限定在了0.33L到0.5L左右,进而四缸的最佳排量就限定在了1.4-2.0L之间。这时再考虑到2.0L发动机拥有更高的基础排量,可以允许更广的马力变化范围,所以2.0L四缸就成为了车辆适配的最优解。

2.0T发动机成本低主要体现在三个方面,其一就是模块化制造。一台四缸2.0T发动机的单缸排量是0.5L,所以研发出一个0.5L单缸以及适配的硬件周边后,就能通过复制打造出1.5L的三缸机、3.0L的六缸机、4.0L的八缸机甚至是6.0L的十二缸机。

其中1.5L三缸机可以看作是2.0L四缸砍掉一个气缸的产物。3.0L六缸机则可以看作是2.0L四缸基础上增加两个气缸(直列六缸)或者两个1.5L三缸共用一套曲轴的产物(V6)。而两台2.0L四缸共用一套曲轴则可以生产出4.0L的V8引擎,更多缸数的排列继续以此类推就行了。这样一来,对于一家主机厂来说,只要你研发出了一台出众的2.0L四缸发动机,基本就等于拥有了所有主流排量的发动机。

全世界不少国家,都会根据汽车排量的不同制定出不同的税率,也就是我们常说的“排量税”。而2.0L这个排量,在不少国家的税率划分上都是一个分水岭。

在我国标准下以宝马3系为例,代号E90的325i车型采用一台218匹马力的2.5L直列六缸发动机,按照国内的消费税率来计算,它需要支付9%的消费税。而换代之后搭载2.0T的328i,不仅马力达到了更高的245匹,并且消费税率也降低到了5%。这还是仅仅是2.5L到2.0T之间的区别,如果是3.0L变2.0T,更是可以直接少交7%的消费税!

要注意的是,汽车厂家所标称的指导价中是包含了消费税和增值税的,也就是说如果指导价没变,排量从2.5降低到2.0的话,那么少交4%的消费税将会成为厂家的利润,当然,通常来看,这个4%也会在新车指导价以及后期优惠上反映出来。

我们已经知道了2.0T可以爆发出150匹到421匹的超广功率区间,同时这个动力也可以满足从紧凑型车到大型车,甚至是性能车等多级别车型。所以当如此多的车型来分摊一台2.0T发动机的研发、制造成本的话,那对于以盈利为目的的汽车厂家来说何乐而不为呢?

除了动力和利润以外,2.0T四缸发动机还拥有更轻的发动机重量。毕竟相比于以往的大排量六缸自吸引擎来说,就算多了涡轮增压器和中冷器这两个必备元器件,其实四缸涡轮机的重量和体积依旧是有优势的。

此外,在车辆巡航状态下,四缸机运转的摩擦力理论上也是要小于六缸机的,所以在合适的工况下也会更省油。

这么来看,似乎四缸2.0T已经无懈可击了,但事实真的如此吗?非也,首先就是涡轮迟滞的问题。相比起自然吸气发动机来说,涡轮增压发动机哪怕使用再小惯量的涡轮或者VTE可变截面涡轮这样的高新技术,最终也不可能完全避免涡轮迟滞的问题。根本不可能达到自吸发动机200毫秒的当前转速下的最大扭矩响应速度。

此外,相比起世界上最平顺的直列六缸发动机形式,四缸发动机结构上的缺陷也根本无法与之在平顺性上抗衡。所以对于真正讲究豪华驾乘体验的车型来说,即使2.0T发动机的动力足够,但为了更好的动力输出质感也是不会用的。

最后就是声浪方面的问题,四缸机就算再怎么优化排气,声线也不可能达到多缸发动机的诱人程度。而面对这个问题,无论你是不是性能控,都将是一大遗憾!

其实,2.0T四缸发动机就像是一个自身素质不错的中层员工。如果高层领导没有因为法律原因被带走,他可能一辈子也不会成为挑大梁的那个角色。如今,2.0T混的风生水起,政策的扶持、公司的栽培也让它的自身实力大步跃进着,甚至还为它配了48V的贴身秘书。不过,最近总有小道消息传,公司内部的1.5T三缸对那位秘书也有意思。同时上面也随时可能因为环保问题直接把整个公司一锅端了。所以,大家还是好好珍惜这位可能在百年之后被追加“大排量”功勋的2.0T吧。

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