渦輪增壓淺析

蘇州建設交通高等職業技術學校 陸俊超

渦輪增壓淺析

蘇州建設交通高等職業技術學校 陸俊超

在排放法規日益嚴苛的今天，渦輪增壓技術被越來越多的汽車廠商所采用，甚至于一些原本堅持自然吸氣陣營的日系車企也逐漸加入到渦輪增壓的行列里來，渦輪增壓技術的應用變得越來越普遍，而小排量渦輪增壓更是大勢所趨，然而大批的自然吸氣的擁躉卻認為渦輪增壓存在諸多問題，只不過是當前政策下的“緩兵之計”，甚至于認為火熱的渦輪增壓市場是病態的，那么，渦輪增壓技術到底有多大的優勢以及缺點呢？

首先，我們來簡單了解下渦輪增壓的原理，非常簡單，關鍵詞就是渦輪和增壓，渦輪有兩個，一個在排氣側，一個在進氣側，兩者由一根剛性的軸相連，排氣側的渦輪由發動機燃燒后的廢氣推動，帶動進氣側的渦輪，相當于一個鼓風機往發動機內部吹氣，就開始了所謂的“增壓”。由于動力來源于燃燒后的廢氣，所以這項技術又被稱為廢氣渦輪增壓技術。

渦輪增壓是一項很聰明的技術，把原本無用的廢氣利用起來，增加了進氣壓力，從而在發動機氣缸容積固定的情況下變相增加了發動機排量。渦輪增壓早期被應用于限制排量的賽車上，同排量的情況下，渦輪增壓發動機功率更高，比賽中會有更大的優勢。然而更大的進氣量也意味著需要與之相對應的更多的燃油消耗，所以在早期人們的概念里，渦輪增壓的車型是很費油的，但如今采用渦輪增壓技術的發動機都被冠以“省油”的概念，到底是渦輪增壓變了還是廠商在做虛假的宣傳？

其實都不是，這些年無論是自然吸氣陣營還是渦輪增壓陣營，“省油”這件事大家都不遺余力地在做。可變氣門正時與升程、缸內直噴等節油技術在自然吸氣發動機和渦輪增壓發動機上都有廣泛的應用。渦輪增壓發動機“省油”體現在兩點：一、由于技術的改進，現在的渦輪增壓發動機的確是比過去省油了；二、渦輪增壓發動機由于低轉速時排氣壓力不足以推動渦輪，所以沒有增壓，在這時，同等技術條件下的渦輪增壓發動機的油耗水平相當于同排量的自然吸氣發動機，而在渦輪介入以后，油耗必定是增大的，也正是由于渦輪不是時時介入，不同工況下的進氣壓力也不同，渦輪增壓發動機可以理解為一種變排量的發動機。

因而，我們可以得到這樣的結論，就是在同等技術條件下，同排量的渦輪增壓發動機必定是比自然吸氣發動機費油的，而在同等動力水平下時，渦輪增壓發動機則相對省油一些。舉一個簡單例子，同等技術條件下，2.0升的渦輪增壓發動機必定比2.0升的自然吸氣發動機費油，而比3.0升自然吸氣發動機省油。

既然提到渦輪增壓發動機可以達到更大排量的自然吸氣發動機的動力水平，單單一條省油的優點并不足以讓如此多的廠商趨之若鶩，更重要的則是節約成本！

眾多廠商投入巨額的研發成本開發渦輪增壓發動機，根本的還是利益驅動，要知道采用渦輪增壓技術所增加的成本可是遠遠小于優化大排量自然吸氣發動機的，更別說由于發動機體積的減小，所帶來車輛結構上優化的便利性以及研發、生產成本的大大降低。這也就是為什么這么多廠商熱衷于減少發動機基礎排量，而不是采用閉缸技術或是混合動力等看似簡單或是會明顯增加成本的方案。

不過廠商單方面節約成本的行動，消費者自然是不會為此買單的，渦輪增壓車型市場的火熱更多的還是來源于政策層面。小排量渦輪增壓車型無論是購買還是使用，稅費上都會有相當大的優惠，再加上相對省油這個優點，形成了如今火熱的局面。說句題外話，若不是更為實用且省心的混動方案遲遲得不到政策支持，“兩田”又何苦非要引入渦輪增壓發動機？然而看似兼顧動力與環保，又極大降低了廠商成本，這樣“多贏”的方案真的就完美了嗎？顯然不是。

提到渦輪增壓，許多消費者腦海中浮現的便是“燒機油”、“保養貴”、“容易壞”、“挑油品”等詞匯。且不論這些流言真假與否，這些流言多少在消費者心中留下了“渦輪增壓=麻煩”這樣的印象。

在十多年前，由于技術的不完善，渦輪增壓車型的確有著這樣那樣的問題，然而隨著時間的流逝，渦輪增壓車型已經變得越來越成熟和可靠。這也就是為什么上世紀末日系車企紛紛放棄渦輪增壓車型而近幾年又重拾了對渦輪增壓的熱情。

但由于渦輪增壓發動機的特性，有幾個問題仍然無法解決。首先不可回避是渦輪增壓發動機工況比自然吸氣發動機惡劣得多。要知道，渦輪的轉速可是動輒萬轉到十幾萬轉的，增壓之后的發動機，對整個進排氣系統、點火系統、供油系統、冷卻系統等都增加了非常多的負荷，也對其耐用度、可靠性提出了更高的要求。當然，這些問題在設計之初都會考慮，但這對用戶的后期使用及保養也同樣提出了更高的要求。許多廠商為了更好地打開市場、增加銷量，會宣傳自家的渦輪增壓車型只需要使用92汽油，使用普通的半合成機油甚至于礦物機油就可以了，但這一定是以犧牲部分性能或是耐用性作為代價的。所以，渦輪增壓車型的使用養護成本的確是會比自然吸氣車型略高一些。

第二，渦輪增壓車型，尤其是小排量渦輪增壓車型，平順性的確是比同等動力水平的自然吸氣車型要差一些。這里的平順性體現在兩個方面，一是發動機本身的平順性，多缸數發動機點火間隔更短，動力銜接更順暢，更不用說多缸數發動機往往采用V形排列，結構上有著天然的優勢；二是動力輸出的平順性，因為渦輪增壓依靠廢氣推動，在廢氣不足以推動渦輪提供正壓時，由于基礎排量小，動力就會顯得羸弱，而渦輪開始介入時，突然爆發的動力又使得車輛不易控制。雖然各大廠商都在采用低慣量渦輪，并將渦輪介入的轉速提前，從而降低渦輪遲滯，提高平順性，但終究也沒能改變渦輪增壓的根本特性。

第三，動力儲備不足。這里很多讀者可能會有疑問，要知道，許多小排量渦輪增壓發動機無論是功率還是扭矩都大于同款車型搭載的更大排量的自然吸氣發動機，百公里加速也是更快，何來動力不足一說。但如果你兩部車都在高速開過，你一定會認同我的觀點。渦輪增壓車型受限于增壓壓力，往往存在后段乏力的情況，而自然吸氣發動機則是越到高轉動力越好，高速上無論超車還是巡航，大排量的底氣都會讓你更為游刃有余。

渦輪增壓技術經過這么多年的發展，已經變得較為可靠和成熟，也有了較為廣闊的市場，綜合使用環境和優惠的政策，渦輪增壓車型也不失為一個不錯的選擇，然而對自然吸氣的熱愛，也使得自然吸氣發動機在很長一段時間里仍會不斷地發展與進步。未來兩者孰優孰劣仍是要看技術的發展與政策導向，若干年之后電動機是否全面取代內燃機也尤為可知。