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關於渦輪遲滯,全世界都糊弄了你

由 autocarweekly 發表于 攝影2021-11-25
簡介橫座標有了單位,縱座標成了增壓值,大致上同理即便現在很多優秀的小排量渦輪發動機,已經可以在僅1000rpm出頭的低轉速就開始輸出最大扭矩

汽車有遲滯現象嗎

文 | HooKnows

市面上非渦輪車已經寥寥可數的今天,大多數媒體公眾對渦輪增壓的認識仍舊被誤導著。

只要你看的車評文章稍多,肯定看到過類似這樣的“話術”:因為某型號

(當然了,渦輪增壓)

發動機的最大扭矩轉速很低,所以它的渦輪遲滯很小相應很快;或者某新款發動機的最大扭矩轉速從1800轉/分降到了1300轉/分,於是新款的渦輪遲滯顯著降低了。

關於渦輪遲滯,全世界都糊弄了你

純屬糊弄

十有八九,哪怕看了多年汽車評測的你,也完全沒看出這類敘述中藏著怎樣的BUG。這難免,因為在各種汽車類文章中,把“最大扭矩的起始轉速點低”作為“遲滯小響應快”的例證,早就成了全行業的範文模板——就跟“軸距長”可以約等於“空間大”差不多,你早習以為常了。

但事實是,渦輪增壓引擎最大扭矩的起始轉速是高還是低,是2000轉/分還是1500轉/分

(rpm)

,與渦輪遲滯大還是小几乎沒一毛錢關係。所以到了現實中你也會發現,哪怕今天新一代渦輪增壓引擎的峰值扭矩轉速已低至1000rpm出頭

(的確很低了)

,渦輪遲滯依然普遍存在著。

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“最大扭矩轉速更低,所以遲滯就更小”,這個錯誤邏輯大概是這麼來的——

下面是一張典型的渦輪引擎動力曲線圖,哪怕你不是個發動機愛好者,也肯定在看車買車時見過。橫座標是轉速,縱座標是扭矩和功率,標著400Nm那一根是扭矩曲線,中間橫著的部分即所謂“扭矩平臺”——這是渦輪增壓的典型特徵。

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先忽略功率曲線,今天主題用不上它

這圖是某品牌在對比新舊兩款發動機,新機型藉助某種技術

(與本文無關,暫時不管它)

,讓達到最大扭矩所需的最低轉速更低了

(左側箭頭,灰線到藍線)

。而灰色圓圈到藍色圓圈的位置變化,表示最大扭矩的轉速起點向左移/降低了約100rpm。

扭矩平臺的起點降低了,以前1300轉才能到峰值,現在1200轉就到了,於是遲滯小了、響應快了,好像沒啥問題?

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圖不是這麼看滴

當然有問題,否則咱寫這麼老多幹啥。要回答為什麼,得先指出上面這種很眼熟的發動機輸出曲線圖,正式名字應該是“外特性曲線”。

所謂“外特性”,說白了就像一個框、一個邊界。那條最大扭矩曲線,其實只是發動機在最大出力下的輸出——位於曲線上的點,那都是全油門才能達到的!在日常駕駛中,發動機工況不可能一直沿著這條藍線左右移動——除非真把油門焊死。

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實際上彷彿布朗運動

發動機工況點的“活動範圍”,並不是只能沿著圖上曲線,而是在曲線及其下方的“面”四處遊走。

所謂“最大扭矩區間1200-5000rpm”,並不是說只要轉速在1200-5000rpm,扭矩就必定是400Nm,而是在這個轉速區間內,都“可以”達到最大扭矩400Nm。比如,想象你在5000rpm時突然完全鬆開油門,這一瞬間轉速是5000rpm而扭矩為0,即上圖中綠色星星的位置。

關於發動機外特性曲線這個問題,不得不感嘆如果世界大同人人開上保時捷,也許對汽車基礎知識科普會有神奇的加成作用:

關於渦輪遲滯,全世界都糊弄了你

有了這個背景知識,再來回憶一下啥是渦輪遲滯:是“起步全油門需要多久到達最大扭矩”嗎?不。在日常開車巡航狀態突然需要動力,於是一腳油門全部踩下,車需要多久才能真正發揮全力快起來——這才是渦輪遲滯。

還是用圖說話吧。我們所說的渦輪遲滯,並不是下圖從A到B的過程,更不是從B到D的過程,而是從C到D這個過程。所以B點的位置是靠左一點、還是靠右一點,即最大扭矩轉速是低一點、還是高一點,對C到D要花多久即渦輪遲滯的大小,幾乎沒有任何直接的影響。

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現實中由於加速一定會讓轉速升高,C-D應是斜向右上而非垂直向上,這裡簡化不詳述

可能打個比方會更好理解。

比如你這個人上班特別矯情,每天到崗後需要一段時間醒盹

(低轉速)

,再怎麼使勁最多也只能搬1塊磚;等醒盹了正式開始工作

(最大扭矩轉速區間)

,玩兒命幹一次能搬5塊磚;快下班時心飛了

(高轉速扭矩滑落)

,再怎麼催都最多隻能一次3塊磚。

注意這裡的沒醒盹1塊磚、醒盹了5塊、快下班3塊,都是各對應時段客觀上的“最高效率上限”。其實你正式工作時間也總愛摸魚,經常一次只搬一兩塊磚;而沒醒盹的時候,就算你主觀奮發想玩兒命幹,上限也還是一次1塊磚。

更矯情的是,不管哪個時間段,你從摸魚到奮發全力搬磚都需要一些時間進入狀態——這個“進入狀態”的時間就是渦輪遲滯。而最大扭矩轉速的高低,就是你每天上班後要多久才能醒盹。顯然按照前面的設定,“幾點醒盹”和“從摸魚進入奮發狀態要多久”之間,並沒有什麼直接必然的聯絡。醒盹時間早一小時,並不會讓你下午1點從摸魚進入全力搬5塊磚狀態的過程更快。

所以渦輪遲滯與最大扭矩區間的轉速起點無關,常見的發動機外特性曲線圖也根本看不出遲滯幾何,而絕大多數車企都不會給你看另一張圖。

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橫座標沒給單位但肯定不是秒,我們用“時間單位”表示

這是某車企在對比自家渦輪增壓引擎在1500轉/分時的響應速度。橫座標是時間,縱座標是輸出扭矩佔

(1500rpm時)

最大扭矩的百分比。曲線表示,在1500rpm時全力踩下油門,約0。5個時間單位後,迅速達到了40%扭矩;但很快,扭矩上升的勢頭就減緩了

(遲滯出現)

,一直到約2個時間單位後,輸出扭矩才達到了1500rpm時能輸出的100%。

這個在零扭矩時油門全踩,到輸出

(當前轉速下)

100%扭矩的時間間隔,才是我們常說的渦輪遲滯,Turbo Lag。

關於渦輪遲滯,全世界都糊弄了你

橫座標有了單位,縱座標成了增壓值,大致上同理

即便現在很多優秀的小排量渦輪發動機,已經可以在僅1000rpm出頭的低轉速就開始輸出最大扭矩。但實際上常用低轉速下的渦輪遲滯,也常常多達1~2秒*這個級別——這與它們能在2000rpm還是1000rpm開始輸出最大扭矩幾乎毫無關係。

(*:需要說明渦輪遲滯並非一個定值,同一款發動機的高低轉速區間,“從C到D”所需時間也會不同:低轉速時更長,高轉速時則更快。玩車的朋友都知道渦輪車在極限駕駛時,需要儘可能保持高轉速來減少渦輪遲滯的影響,就是這個道理。)

關於渦輪遲滯,全世界都糊弄了你

然而類似上面的動力響應曲線圖,基本不會有哪家車企擺出來給消費者看,於是發動機客觀上的真實遲滯時長,通常是無從知曉的。這才有了用“最大扭矩轉速低”來糊弄的空間:因為所需的轉速低,所以遲滯小響應快,簡單、好記、易理解——我常說什麼來著,謬誤總是比真相更容易傳播,得多。

全行業對基礎常識的輕視,無論企業、媒體還是消費者,對此一無所知者佔了大多數。當大家不關心也不在乎,“糊弄”也就理所當然上了檯面、成了主流。作為消費者能做的,就是明確認識,不要被“最大扭矩所需的轉速低≠遲滯小響應快”所迷惑帶偏。

一輛車的渦輪遲滯是大是小,動力響應是快是慢,最終只有靠親自去試才能知道。

(附送一個不是辦法的辦法:在確保安全的前提下,切換到手動換擋模式並掛入最高擋,以60~80km/h勻速直線行駛,突然全力踩下油門,然後感受車輛在多久之後進入最大加速度。這種方法當然完全不精確,但可以幫你排除掉變速器的干擾,單純比較發動機的遲滯大小。)