你确定你真的能正确理解风阻系数、高压缩比和涡轮迟滞这些概念?
我们去了解一款车,总离不开从参数表去了解下它的各方面性能。而如何正确地解读参数表内的内容,如何将一个参数正确地转换成对应的实际表现,里面还有不少的学问。很多参数,其实它和一辆车的实际表现,是没有直接对应关系的,例如“轴距长短不代表空间大小”,“最大功率并不代表实际动力感受”就是最典型的例子,还有“诸如变速箱挡位数量”、针对插电式混合动力车的“工信部油耗”等等。我们也经常苦口婆心地推出各种“然并卵”的文章,其实就是想不断强调一点:迷信参数不如不看参数。
参数表的“暗礁”不局限于上述的几条常见例子,还有一些同样比较常见,并且迷惑性比较强的参数,貌似近段时间还没有做科普(科普是一个需要不断反复的过程)的项目,心血来潮,就给大家说明一下该怎么正确地理解它们。
风阻系数
在刚刚结束的法兰克福车展上,奔驰发布的IAA概念车,其风阻系数达到了0.19,这是一个很惊人的数字了。要知道自然界里面风阻系数最低的是雨滴的0.05,而常见的汽车,风阻系数在0.3左右(可低至0.26,高达0.39)。奔驰IAA探讨了一辆具有基本装载能力的汽车(两排座椅容纳四人),可以如何针对空气阻力进行优化。
我们在看车型介绍的时候,关于一辆车的空气动力学效果,通常都会体现在一个数字上,风阻系数。那么风阻系数越高就代表这辆车风阻越大?其实不是。因为风阻系数真的只是一个“系数”,你可以把它理解为车身造型减少空气阻力的优化程度,但它并不能直接表现一款车要承受的实际空气阻力。
要计算实际空气阻力,还要在Cd之后乘以迎风面的截面面积,再乘以(风速平方和空气密度最后除以2)。括号内的数字可以说是一个变量,但当我们比较两辆车的风阻大小时,通常是说它们在相同速度行驶的情况下。所以在车速相同的情况下,括号内这组参数相当于定量,那么决定空气阻力大小的,就是风阻系数和横截面积了的乘积了。对的,还有一个参数叫横截面积,很多人会忽视这一点。一些风阻系数做得不错的SUV,也许它的风阻系数和轿车相近,例如宝马X5就达到了0.31,竟然和福克斯相同,甚至低于迈腾、卡罗拉。但不要忘记,车身更高的SUV,迎风面积一般是轿车的1.2~1.3倍。所以将Cd值与迎风面积相乘,得出来的结果,SUV们就笑得没那么灿烂了。
为了利用空气转换成下压力或者为各种设备冷却用,一级方程式赛车的风阻系数将近0.4,跑车的风阻系数也分分钟超过0.3,但由于它们车身低矮,迎风截面积比较小,所以总的空气阻力也并不比轿车大。
所以,风阻系数这个数字,单独看的话,并不能表明一辆车的风阻有多大,还要把它的迎风横截面积也算上一份。由于所有车的车身宽度跨度较小,横截面积的变化更直接地反映在车身高度上,所以普遍来说,MPV、SUV的风阻比轿车和掀背车要高一些,即便它们之中不乏Cd值极低的。
高压缩比
对于常规发动机来说,压缩比就是它的字面意思,气缸最大容积与最小容积的比值,也就是空气被压缩的程度。但是自从阿特金森循环发动机进入我们的视线范围,与之伴随出现的,就是超高压缩比的概念。带有阿特金森循环属性的发动机,如马自达创驰蓝天2.0/2.5,丰田带D4-S的2.0/混合动力车的内燃机,其压缩比都超过12.0,甚至可以达到12.5或以上,这样的发动机,对油品的要求得多高,这样的压缩比,难道不会敲缸吗?
其实呢,这么高的压缩比,并不是空气在气缸里面的实际压缩比,为了便于理解,我起了个名字,机械压缩比,意思是这个压缩比是发动机的固有属性。它的确是用“气缸最大容积与最小容积的比值”的算法计算得到的,只不过实际上很难达到。
大家都知道阿特金森循环发动机省油,具体省油的原理就是在吸气行程结束后,进气门延迟关闭,这样活塞上行的时候,就会再往外“吐出”一些空气,然后才闭合进气门。闭合进气门之后,气缸才真正开始了实际的压缩行程。这样做功行程就会比实际的压缩行程长一些,可以理解为爆燃气体产生的推力,可以把活塞往下多推一小段距离,从而提高了机械能转换的效率。
阿特金森循环发动机广泛应用于压榨热效率,丰田那副40%热效率的发动机就是运用了阿特金森循环,还有马自达Skyactiv技术发动机,同样使用了阿特金森循环来节油。
所以这压缩比,是静态的压缩比,阿特金森循环发动机在实际工作的时候,由于会“反刍”部分新鲜空气,导致单缸实际进气量小于单缸最大容积,所以实际的压缩比小于机械压缩比,前者的值仍维持在11左右。这就能解释为什么高压缩比的阿特金森循环发动机可以用低标号燃油,就是因为机械压缩比小于实际压缩比,你被数据“骗”了而已。(声音已经过特殊处理的语调:所以厂家以超高压缩比作为“高科技”的卖点,其实是呵呵呵。)
涡轮迟滞
1.6L排量以下的消费税打五折了,似乎涡轮增压发动机的前途一片凯歌。涡轮发动机任何一个参数表里面都没有提到涡轮迟滞,但是很多人会将涡轮发动机发力点比较晚,误解为“涡轮迟滞”,所以连带着也拿进来说一下吧。
现在很多的厂家宣传资料里面都说发动机最大扭矩在1500rpm左右就出现,但我们车评组对此也做过讨论,一致认为这个参数不准确,我们的实际感受是,大多要在标称最大扭矩最低转速往后推大约1000rpm左右,也就是2300~3000rpm左右,才出现真正的最大扭矩。而这个号称最大扭矩的1500rpm,据我个人猜测很有可能是“达到最大增压值”而非产生最大扭矩。
在最大增压值累积成最大扭矩,发动机的动力是突然增加的,之前也说过,这个过程需要1000rpm左右,很多人会误会这个过程就叫涡轮迟滞,其实不然。涡轮迟滞并不会出现在稳态工况下,也就是定住一个油门开度例如全油门加速,是没有办法感受到涡轮迟滞的。这就要说到涡轮迟滞的机理了。
涡轮增压发动机要靠废气推动涡轮的废气叶片,废气叶片带动进气叶片,让进气叶片把空气“吹”向发动机的气缸,从而产生高于正常大气压力的增压空气。如果在这个时候松开油门,废气供应量减少,涡轮转速减慢,进气管里面的气压下降。然后过一段时间之后再重新踩下油门,是要经历这样一个过程的:涡轮要靠废气的推动,重新恢复一个可以产生增压空气的转速,然后产生高压空气,在高压空气充满进气管道(包括中冷器)之后,这些增压过的空气才开始进入气缸燃烧。从踩下油门,到增压空气参与燃烧,其实是有一个时间差的。涡轮从怠速到进入正常工作状态,并非一瞬间发生的,而是要比油门动作稍微慢一些,所以被称之为涡轮迟滞。
我们平时开车的时候,例如在松开油门滑行之后,再重新踩油门加速,有时候就会感受到这种迟滞感。但很多时候,自动变速箱降挡所需要的时间,会掩盖掉涡轮迟滞的时间,因而让涡轮迟滞较难察觉。但如果我们开的是手动变速箱,或者用手动换挡模式固定在某一个挡位,松开油门几秒钟再踩下,就会感觉到涡轮迟滞了。
一般来说,涡轮本体越大、叶片越重、进气管道越长、中冷器越大,就越容易产生涡轮迟滞。所以现在减少涡轮迟滞的主要手段就是低惯量涡轮、水冷热交换式中冷器等。
人啊,多学点知识防防身,不样不森破,防止被广告忽悠,还能成为懂车帝。带妹子去4S店买车,销售正在blablabla介绍什么卖点什么科技,冷不丁被你吐槽得对方只可以回休息室喝水避避风头,想想也是干得漂亮。