之前，車叔為大家講解了相同功率的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)車型與自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)車型哪個(gè)加速更快，并引入了發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率與最大功率的差別，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線圖向大家講解為什么渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩釋放平臺(tái)更加寬泛。本期則為那些想要提升動(dòng)力的小伙伴聊一聊發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力升級(jí)的幾種常規(guī)方法。

由于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)與自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)在速度特性上有較大差距，因此我們需要分別分析兩種發(fā)動(dòng)機(jī)形式的特點(diǎn)。

發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩曲線

之前說(shuō)過(guò)，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩大小決定了最大功率出現(xiàn)的時(shí)機(jī)，如果扭矩曲線前高后低，那么發(fā)動(dòng)機(jī)在較低轉(zhuǎn)速下就能實(shí)現(xiàn)大功率輸出，但在高轉(zhuǎn)速工況下動(dòng)力則會(huì)有所衰竭。反之，扭矩曲線前低后高會(huì)讓最大功率在高轉(zhuǎn)速工況下出現(xiàn)，低轉(zhuǎn)速區(qū)間發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力則會(huì)較差。這是因?yàn)槠蜋C(jī)的扭矩曲線主要取決于進(jìn)入汽缸的混合氣的體積。而轉(zhuǎn)速變化會(huì)直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣系數(shù)。轉(zhuǎn)速低了進(jìn)氣慣性不足，轉(zhuǎn)速高了進(jìn)氣阻力增加，所以轉(zhuǎn)速過(guò)高或過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩下降。

對(duì)于傳統(tǒng)的固定配氣相位的配氣機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，只能保證發(fā)動(dòng)機(jī)在某一個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)有最佳的充氣系數(shù)，這就是我們常說(shuō)的發(fā)動(dòng)機(jī)最佳工作區(qū)間。而使用了可變配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)可以在更大的范圍內(nèi)調(diào)整最佳充氣系數(shù)，所以這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)有更高的性能。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，機(jī)械效率越低，功率損失增加，有效扭矩也會(huì)隨之下降，這也是民用汽車不做高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)的主要原因。

渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)車型在低轉(zhuǎn)速區(qū)間（1000rpm-2000rpm）時(shí)，動(dòng)力較差，在轉(zhuǎn)速達(dá)到某一個(gè)數(shù)值時(shí)，汽車的動(dòng)力突然增加，并且這個(gè)動(dòng)力會(huì)平穩(wěn)地維持一段時(shí)間，而當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)某一個(gè)數(shù)值時(shí)，汽車的動(dòng)力又會(huì)突然下降。這種現(xiàn)象是渦輪增壓器導(dǎo)致的，在渦輪的介入與退出的瞬間，發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣系數(shù)會(huì)有非常明顯的變化，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩劇烈變化，所以它的扭矩曲線呈現(xiàn)階梯狀。相比之下，自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)有這樣的狀況，它的扭矩變化是非常平順的，扭矩曲線也是一條相對(duì)平滑的曲線。

提升動(dòng)力的常規(guī)方法

前文說(shuō)到，汽油機(jī)的扭矩主要取決于進(jìn)入汽缸的混合氣的多少以及燃燒時(shí)所釋放的能量。因此，想要提升動(dòng)力基本有兩種做法：

1.增加進(jìn)入汽缸內(nèi)的可燃混合氣

這種做法比較常見(jiàn)，對(duì)于渦輪增壓車型來(lái)說(shuō)，通過(guò)修改ECU，增加渦輪壓力就能輕易地增加進(jìn)氣量，讓汽缸內(nèi)的可燃混合氣增加，在一次做工沖程中能夠爆發(fā)更大的能量。這種做法的弊端在于增加了活塞頂部以及汽缸內(nèi)壁的壓力，同時(shí)讓活塞連桿甚至曲軸都處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，一般主機(jī)廠在設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)部件時(shí)，會(huì)留出20%的機(jī)械強(qiáng)度冗余，但一般改裝店家難以預(yù)估機(jī)械強(qiáng)度的極限在哪里，再加上進(jìn)氣量增加會(huì)讓燃料混合不均勻，造成大量不完全燃燒現(xiàn)象，提高火焰溫度，極端情況下會(huì)熔化活塞頂部。

降低活塞頂部溫度的方法一般是利用缸內(nèi)直噴系統(tǒng)將過(guò)量的汽油噴射在活塞頂部，利用汽油氣化帶走多余熱量，達(dá)到降溫的目的，但這樣又會(huì)讓汽缸內(nèi)可燃混合氣體過(guò)濃，不完全燃燒現(xiàn)象加重，汽缸燃燒工況惡化。

另外，對(duì)于自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，由于沒(méi)有強(qiáng)制進(jìn)氣，汽缸一次進(jìn)氣沖程能吸入多少氣體主要取決于缸內(nèi)負(fù)壓，進(jìn)氣效率主要受發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)影響，后續(xù)調(diào)整余地不大，因此動(dòng)力提升潛力有限。

2.增加一次燃燒時(shí)釋放的能量

讓發(fā)動(dòng)機(jī)單次做功釋放的能量增加，也能提高發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。當(dāng)燃燒工況良好時(shí)（爆震小、燃燒充分），可以通過(guò)增加點(diǎn)火提前角來(lái)讓火焰鋒面在活塞到達(dá)上止點(diǎn)之時(shí)完全擴(kuò)散并推動(dòng)活塞，最大程度將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而提升動(dòng)力。另外，在發(fā)動(dòng)機(jī)外特性中，適當(dāng)?shù)卦黾涌扇蓟旌蠚鉂舛?，減少空燃比也能提升動(dòng)力輸出，一般來(lái)說(shuō)，空燃比在12:1至10:1時(shí)動(dòng)力最大，小于9:1則汽缸內(nèi)的燃料會(huì)無(wú)法消耗完，造成不完全燃燒，火焰鋒面溫度大幅上升，造成活塞頂部燒蝕。

自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)由于無(wú)法大幅增加進(jìn)氣量，因此基本會(huì)選擇上述兩種方法提升動(dòng)力，但提升幅度較為有限，這也是業(yè)界認(rèn)為自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力提升潛力有限的原因。

車叔總結(jié)

以上幾種方式便是后市場(chǎng)提升發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的主要手段，需要說(shuō)明的是，上述方法提升發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力都會(huì)讓排放惡化，有可能導(dǎo)致車輛無(wú)法通過(guò)排放檢測(cè)。這是因?yàn)橹鳈C(jī)廠在發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定時(shí)，根據(jù)進(jìn)氣量、排氣壓力、點(diǎn)火角、汽缸內(nèi)滾流等綜合因素，已經(jīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了最優(yōu)調(diào)校。后市場(chǎng)（改裝商家）沒(méi)有足夠的資源，無(wú)法完成發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性的測(cè)試，提升動(dòng)力主要還是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性，通過(guò)進(jìn)排氣速度、點(diǎn)火角度、噴油量等方式做出的簡(jiǎn)單調(diào)整，是在犧牲排放、燃燒穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性以及發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)耐久性的前提下實(shí)現(xiàn)動(dòng)力提升，因此想要提升動(dòng)力的小伙伴首先需要考慮好你能否接受這些代價(jià)。之后，車叔會(huì)跟大家聊一聊主機(jī)廠提升發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力會(huì)采取哪些手段。