涡轮增压浅析

苏州建设交通高等职业技术学校 陆俊超

涡轮增压浅析

苏州建设交通高等职业技术学校 陆俊超

在排放法规日益严苛的今天，涡轮增压技术被越来越多的汽车厂商所采用，甚至于一些原本坚持自然吸气阵营的日系车企也逐渐加入到涡轮增压的行列里来，涡轮增压技术的应用变得越来越普遍，而小排量涡轮增压更是大势所趋，然而大批的自然吸气的拥趸却认为涡轮增压存在诸多问题，只不过是当前政策下的“缓兵之计”，甚至于认为火热的涡轮增压市场是病态的，那么，涡轮增压技术到底有多大的优势以及缺点呢？

首先，我们来简单了解下涡轮增压的原理，非常简单，关键词就是涡轮和增压，涡轮有两个，一个在排气侧，一个在进气侧，两者由一根刚性的轴相连，排气侧的涡轮由发动机燃烧后的废气推动，带动进气侧的涡轮，相当于一个鼓风机往发动机内部吹气，就开始了所谓的“增压”。由于动力来源于燃烧后的废气，所以这项技术又被称为废气涡轮增压技术。

涡轮增压是一项很聪明的技术，把原本无用的废气利用起来，增加了进气压力，从而在发动机气缸容积固定的情况下变相增加了发动机排量。涡轮增压早期被应用于限制排量的赛车上，同排量的情况下，涡轮增压发动机功率更高，比赛中会有更大的优势。然而更大的进气量也意味着需要与之相对应的更多的燃油消耗，所以在早期人们的概念里，涡轮增压的车型是很费油的，但如今采用涡轮增压技术的发动机都被冠以“省油”的概念，到底是涡轮增压变了还是厂商在做虚假的宣传？

其实都不是，这些年无论是自然吸气阵营还是涡轮增压阵营，“省油”这件事大家都不遗余力地在做。可变气门正时与升程、缸内直喷等节油技术在自然吸气发动机和涡轮增压发动机上都有广泛的应用。涡轮增压发动机“省油”体现在两点：一、由于技术的改进，现在的涡轮增压发动机的确是比过去省油了；二、涡轮增压发动机由于低转速时排气压力不足以推动涡轮，所以没有增压，在这时，同等技术条件下的涡轮增压发动机的油耗水平相当于同排量的自然吸气发动机，而在涡轮介入以后，油耗必定是增大的，也正是由于涡轮不是时时介入，不同工况下的进气压力也不同，涡轮增压发动机可以理解为一种变排量的发动机。

因而，我们可以得到这样的结论，就是在同等技术条件下，同排量的涡轮增压发动机必定是比自然吸气发动机费油的，而在同等动力水平下时，涡轮增压发动机则相对省油一些。举一个简单例子，同等技术条件下，2.0升的涡轮增压发动机必定比2.0升的自然吸气发动机费油，而比3.0升自然吸气发动机省油。

既然提到涡轮增压发动机可以达到更大排量的自然吸气发动机的动力水平，单单一条省油的优点并不足以让如此多的厂商趋之若鹜，更重要的则是节约成本！

众多厂商投入巨额的研发成本开发涡轮增压发动机，根本的还是利益驱动，要知道采用涡轮增压技术所增加的成本可是远远小于优化大排量自然吸气发动机的，更别说由于发动机体积的减小，所带来车辆结构上优化的便利性以及研发、生产成本的大大降低。这也就是为什么这么多厂商热衷于减少发动机基础排量，而不是采用闭缸技术或是混合动力等看似简单或是会明显增加成本的方案。

不过厂商单方面节约成本的行动，消费者自然是不会为此买单的，涡轮增压车型市场的火热更多的还是来源于政策层面。小排量涡轮增压车型无论是购买还是使用，税费上都会有相当大的优惠，再加上相对省油这个优点，形成了如今火热的局面。说句题外话，若不是更为实用且省心的混动方案迟迟得不到政策支持，“两田”又何苦非要引入涡轮增压发动机？然而看似兼顾动力与环保，又极大降低了厂商成本，这样“多赢”的方案真的就完美了吗？显然不是。

提到涡轮增压，许多消费者脑海中浮现的便是“烧机油”、“保养贵”、“容易坏”、“挑油品”等词汇。且不论这些流言真假与否，这些流言多少在消费者心中留下了“涡轮增压=麻烦”这样的印象。

在十多年前，由于技术的不完善，涡轮增压车型的确有着这样那样的问题，然而随着时间的流逝，涡轮增压车型已经变得越来越成熟和可靠。这也就是为什么上世纪末日系车企纷纷放弃涡轮增压车型而近几年又重拾了对涡轮增压的热情。

但由于涡轮增压发动机的特性，有几个问题仍然无法解决。首先不可回避是涡轮增压发动机工况比自然吸气发动机恶劣得多。要知道，涡轮的转速可是动辄万转到十几万转的，增压之后的发动机，对整个进排气系统、点火系统、供油系统、冷却系统等都增加了非常多的负荷，也对其耐用度、可靠性提出了更高的要求。当然，这些问题在设计之初都会考虑，但这对用户的后期使用及保养也同样提出了更高的要求。许多厂商为了更好地打开市场、增加销量，会宣传自家的涡轮增压车型只需要使用92汽油，使用普通的半合成机油甚至于矿物机油就可以了，但这一定是以牺牲部分性能或是耐用性作为代价的。所以，涡轮增压车型的使用养护成本的确是会比自然吸气车型略高一些。

第二，涡轮增压车型，尤其是小排量涡轮增压车型，平顺性的确是比同等动力水平的自然吸气车型要差一些。这里的平顺性体现在两个方面，一是发动机本身的平顺性，多缸数发动机点火间隔更短，动力衔接更顺畅，更不用说多缸数发动机往往采用V形排列，结构上有着天然的优势；二是动力输出的平顺性，因为涡轮增压依靠废气推动，在废气不足以推动涡轮提供正压时，由于基础排量小，动力就会显得羸弱，而涡轮开始介入时，突然爆发的动力又使得车辆不易控制。虽然各大厂商都在采用低惯量涡轮，并将涡轮介入的转速提前，从而降低涡轮迟滞，提高平顺性，但终究也没能改变涡轮增压的根本特性。

第三，动力储备不足。这里很多读者可能会有疑问，要知道，许多小排量涡轮增压发动机无论是功率还是扭矩都大于同款车型搭载的更大排量的自然吸气发动机，百公里加速也是更快，何来动力不足一说。但如果你两部车都在高速开过，你一定会认同我的观点。涡轮增压车型受限于增压压力，往往存在后段乏力的情况，而自然吸气发动机则是越到高转动力越好，高速上无论超车还是巡航，大排量的底气都会让你更为游刃有余。

涡轮增压技术经过这么多年的发展，已经变得较为可靠和成熟，也有了较为广阔的市场，综合使用环境和优惠的政策，涡轮增压车型也不失为一个不错的选择，然而对自然吸气的热爱，也使得自然吸气发动机在很长一段时间里仍会不断地发展与进步。未来两者孰优孰劣仍是要看技术的发展与政策导向，若干年之后电动机是否全面取代内燃机也尤为可知。