
自然吸气发动机的线性性能主要体现在动力输出与油门输入之间的直接比例关系。这种线性关系使得驾驶者能够直观地通过油门控制获得预期的动力输出。与增压发动机相比,自然吸气发动机在响应时间上具有优势,能够在更短的时间内达到所需的动力输出。在扭矩图上,自然吸气发动机从A点瞬间到B点,然后沿着最大扭矩加速,而增压发动机则需要更多时间从A点到C点,再逐渐升到D点。这种快速响应使得自然吸气发动机在驾驶感受上更为线性。此外,自然吸气发动机的最大扭矩随转速升高而增加,符合驾驶者对高转速输出更多动力的预期,进一步增强了线性驾驶感受。
说实话,我觉得多数人理解的为什么自然吸气发动机是”线性“的原因,是不太全面的。
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什么是线性?
其实我脑子里出现的是下面这幅图。。。
当然,这并不是给正常人看的,如果把上图翻译成人话就是,对于一个系统,你输入的和你想得到的成比例关系。那线性有什么好处呢?
很简单,就是直观,你想多得到一些,就多输入一些,想得到少到一些,就少输入一些。
从这个角度讲,不管增压还是自吸,发动机的动力输出都是线性的,因为这两者最终都能输出你要的动力。
问题出在时间,比如你踩10%的油门巡航,你一下把油门踩到底,你期望他一下子输出100%的动力。但是正如在之前很多其他问题说到过的,这对于增压发动机,这是不可能做到的(假设固定档位)。详见,
因为有涡轮惯性的存在,考虑同样1,500rpm下的响应,自然吸气发动机的响应在0.1-0.2秒,增压发动机2-3秒,考虑人眨眼是0.1秒。
在扭矩图上表示,在你加速以后,自吸从A点瞬间到B点,再沿着自然吸气的最大扭矩(灰色)加速(转速升高),增压发动机是从A点瞬间升到C点,再稍微慢一些升到D点,此同时伴随着发动机转速在升高,然后继续沿着最大扭矩加速(黑色)。(宝马N52的3.0自吸Vs.N20的增压)
在时间上看增压发动机动力变化,你得到的是下面这幅图,纵轴动力横轴时间,
如此一来,你不能在足够短的时间内获得你想要的扭矩,你谓之涡轮增压发动机不线性。
但是这真的就是各位资深的汽车爱好者,阅车无数的媒体老师们口中的”线性“吗?
对我来说,ok,我知道上面这事儿符合”定义“上的不线性,但是这不够符合我开车的直观感受。因为对于自然吸气和涡轮增压踩油门的不同表现,我更倾向于把这个区别,称之为“响应”的快慢,而不是动力感觉线不线性。
在我看来,发动机给驾驶者的感觉线性不线性,还要看最大扭矩随转速升高而发生的变化,如果也同样升高,比如自然吸气发动机(当然最高转速区间扭矩还是会降下去),那么“感觉”就是线性的,如果持平,比如涡轮增压发动机,那么“感觉”就是这个动力是不够“线性”的。
因为对于驾驶员而言,是有“潜意识”里的在更高转速输出更多动力的“需求”和“设想”的,这就导致,“潜意识”里,开车的人是会把更高的转速当成类似“更深的油门踏板信号”来理解的,即使这个时候油门已经踩到底了,并没有别的输入了。
我知道这样当然不符合狭义线性的定义,但是符合人在开车时候的感受,即符合广义线性的定义。所以随着转速升高扭矩增加的自然吸气发动机,就会给人全油门加速下,动力更线性的感觉(蓝色的部分),更重要的是,自然吸气发动机高转速一般比增压发动机扭矩下去的慢,更会减轻“不线性”的负面感觉。
(可以总结为,中低转速扭矩上升越多,高转速扭矩下降趋势越缓和,感觉就越“线性”)
当然,上面这个图的比例不是很好,因为要看动力的变化,还得先减去阻力,一般50-80km/h行驶,相关档位的阻力扭矩要减去50-80NM,也就是感受到的随转速升高而增加的动力会更明显。
对于跑车/超跑的高转速发动机,这个过程会更明显,比如991.1卡雷拉的发动机(3.4L),
比如991.1卡雷拉s的发动机(3.8L),
和991.1的GT3的发动机(3.8L),
其他什么类似的高转速发动机的扭矩输出都是类似的,至于为什么发动机的扭矩输出两头低,为什么有突出的一块峰值,就要看之前的回答了。
简单来讲这个突出的波峰不是气门正时和升程的问题,而是进气歧管长度的问题,可变正时和升程只会让峰值更不明显。
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