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涡轮增压发动机优缺点 发动机选自然吸气还是涡轮增压?

2016年11月15日 16:18 来源:互联网 
 自然吸气发动机与涡轮增压发动机究竟孰优孰劣的争论一直未停止,从技术可靠性、经济省油性、排放控制、寿命耐久性到加速性能、驾驶乐趣、实用保养等等,但其实各有优缺点,不

  自然吸气发动机与涡轮增压发动机究竟孰优孰劣的争论一直未停止,从技术可靠性、经济省油性、排放控制、寿命耐久性到加速性能、驾驶乐趣、实用保养等等,但其实各有优缺点,不一而足,自然吸气的优点是涡轮增压所没有的,涡轮增压的优点也是开自然吸气车子的人无法感受到的。我们完全没有必要将其形成两大流派,甚至是两大对立阵营,应该以一种开放的态度去看这两种技术,只有真正适合自己的从自身需要出发的不盲目跟风的才是最好的。

  一、涡轮增压的原理以及利弊

  我们平常所说的涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加发动机的进气量,一般来说,涡轮增压都是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入汽缸。当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入汽缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整一下发动机的转速,就可以增加发动机的输出功率了。

选涡轮增压还是选自然吸气 涡轮真省油?

  我们如果平常留心一下汽车尾气的话,会发现尾气从消声器排出带有动力,如果利用好这种废气能力就可以冲击涡轮叶片从而在进气时压缩更多的空气进入汽缸。其实我们还只是察觉到尾气的已经从消声器中排出的能量,在消声器之前,这种废气带来的能量是相当大的。假如给我们一台平常的自然吸气发动机加上了涡轮增压部件,那就成了涡轮增压发动机了,有时候道理就这么简单。

  就好比以前的手动步枪,打一枪需要手动退子弹壳,然后再上膛,这样就很麻烦了。后来聪明的武器发明家悟出了一个心得,何不利用发射子弹的后坐力完成退子弹壳以及上膛功能,因此手动步枪也逐步演化出半自动步枪和全自动枪械。涡轮增压发动机也一样,利用了发动机排气能量增加进气压力。当然涡轮增压不仅仅是废气一种形式,还有机械式增压以及废气/机械式复合增压形式。不管是什么涡轮增压形式,增加进气压力的原理是一样的。

  涡轮增压最早是用在上个世纪20年代,主要给老式的活塞式飞机发动机提供高空飞行时更多进气量。现在移植到了汽车上,其技术结构经受了近百年考验,算得上比较成熟的技术,也是欧洲机械工业和汽车制造偏爱的发动机类型。所以提起涡轮增压,也不是那么神秘,随便街上了解一下,很多汽柴油货车/客车都采用了涡轮增压结构。即便是购买了普通自然吸气车型,我们也可以根据自己车辆的具体性能和结构采取后期增添涡轮增压部件的改车举措。

选涡轮增压还是选自然吸气 涡轮真省油?

  大众2.0l自然吸气发动机

  涡轮增压发动机相比普通自然吸气发动机的优势主要是以下两点:首先是涡轮增压可以在排量较小的情况下提供更大的功率和扭矩。其次是涡轮增压也在理论层面上提供更好的油耗表现。为何说理论上,下面我们会有一个具体分析。

 

 

动力油耗表现对比

车型
综合油耗L/100km
最大功率(kW/rpm)
福克斯1.8手动基本型

9.04L

91/6000
速腾1.4TSI手动技术型

7.79L

96/5000
车型
综合油耗L/100km
最大功率(kW/rpm)
迈腾 1.4TSI DSG精英型

8.58L

96/5000
雪铁龙C5 2.0 AT 舒适型

10.61L

108/6000

 

  有利也有弊,涡轮增压发动机的主要两个不足也比较突出。首先是保养费用较高,相比普通自然吸气车型,涡轮增压车辆的保养费用一般都要更高一些。其次是那么涡轮轮增压部件有使用寿命周期,比如早期的帕萨特和宝来就是6万公里必须更换。这在随车说明书上都有特意标注的(老宝来或帕萨特车主可以回忆一下)。需要更换涡轮增压部件这一个流程,不仅在工序上比较繁琐,而且也会给车主增加不小的后期养车经济负担。

  由于涡轮增压方式会给发动机带来更高的燃烧温度,所以在理论上,涡轮增压发动机不如自然吸气发动机寿命更长久。当然这也不是绝对的。只是相对而言,涡轮增压使用寿命不及自然吸气发动机。

  技术可靠性

   说到技术可靠性,不得不提自然吸气发动机的优点:技术成熟,稳定性较高。 涡轮增压发动机有涡轮迟滞这类型动力系统的硬伤。而自然吸气的发动机比较容易做得完善,又因油品要求低、结构简单、维护简单、扭矩分布均匀、提速线性、工作温度低等原因,在平顺性、耐久性、稳定性、安全性上比涡轮增压发动机来得更有优势。 但这只是一个方面。汽车工业有汽车工业的追求,大家希望让发动机有更大马力,更省油,更有驾驶乐趣,等等,所以才有了不断改进的自然吸气发动机,以及涡轮增压技术的出现和应用。再说任何技术都是不断发展,不断完善的,如果我们只着眼于技术可靠,那么我们的产品都不需要更新换代了,用历经沧桑考验的老技术是最可靠的。

  经济省油性

  不少厂商宣传它们的涡轮发动机时都提到了经济省油,但用涡轮发动机究竟是更费油,还是更省油?这个问题相信确实令不少人都觉得困惑。 涡轮增压能否真正省油?从大多数使用者的反映来看,涡轮增压谈不上特别费油,但也谈不上特别节油,一般会比同排量自然吸气发动机油耗高出一些,但比性能指标上对应的更大排量自然吸气发动机油耗还是让人放心多了。 从我们使用经验以及针对涡轮增压车主的了解来说,一般1.8T涡轮增压动力油耗相当于普通自然吸气2.0-2.4升车型油耗。这也很正常,本来涡轮增压只是在相同的汽缸体积增加更多压力,从而获得更好的功率和扭矩表现。空气压力加大,汽油消耗也不会太低。所以依靠涡轮增压省油不是太现实的。不过如果是市内行驶的话,在堵车严重或者红绿灯比较多的情形下,涡轮增压车型还是能够依靠较小的排量实现节油目的。这个道理很简单,比如1.8T涡轮增压如果技术指标同等与于2.3升自然吸气动力单元。同样怠速或慢速情况下,涡轮增压其实也没有启动,只是等于一台普通的1.8升自然吸气发动机,自然要比2.3升发动机节油了。此外,涡轮增压启动有一个发动机转速限制,如果你的油门不够深,或者他们的DSG变速箱调教偏向经济性的话。那么在一般道路上行驶,驾驭这种涡轮增压车型只要换挡以及行驶转速达不到1750rpm时,更多的时候,我们其实是开着一台1.4升自然吸气车型在前进。这样是可以节约油耗的,不过动力性能也不是特别充沛了。 换句话说,自然吸气发动机的油耗是比较稳定的,而涡轮增压发动机的油耗,则跟其工作状态,发动机与车辆自重的匹配,实际使用时的道路情况,驾驶环境以及驾驶方式等息息相关,涡轮增压系统工作得多,油耗就高,反之油耗就低。

  排放控制

  在排放控制上,我们得说涡轮增压发动机的优点:提高燃油经济性,降低尾气排放。 就是在排放控制方面,涡轮增压相比自然吸气更容易做到降低排放,尤其是单位二氧化碳的排放量。这正是为什么欧洲车厂都纷纷加大力度研发涡轮增压发动机的原因。

  寿命耐久性

   由于涡轮工作时会给发动机带来更高的燃烧温度,所以理论上它的寿命不如自然吸气发动机更长久。 涡轮发动机在使用要求上最大的不同,就是要做到“延时熄火”。涡轮增压器在正常工作状态下能获得充分冷却,不会有问题,但是停车熄火断电后,冷却系统就不能对涡轮增压继续进行冷却,而此时涡轮叶片仍然因惯性高速转动,这时候轴承就会受损。这种损坏可能是瞬间的,也可能是微小的,但会日积月累缩短涡轮的工作寿命。针对这个问题,日常驾驶涡轮增压的车,最好每次停车后做到延迟几分熄火,让仍然处于高温状态的涡轮叶片轴承获得冷却和润滑,延长轴承寿命。这是涡轮跟自然吸气发动机最大、也差不多是唯一的使用方式上的区别。过去不少拥有涡轮车的车主会自己加装一个延时熄火装置(称为Turbo Timer),而大众TSI涡轮发动机现在原厂已配有自动延迟冷却系统,用户已完全不用管延迟熄火的问题,相信这一技术在涡轮发动机中也会日渐普及。 此外,涡轮增压发动机长时间及高速工作状态下,油温、水温和进气温度会急速攀升,因此长途行车时涡轮车的温度会很高,停车前必须让涡轮继续工作2—3分钟,如果此时断掉行车用电,失去润滑的中轴很容易被烧毁。

  加速性能

  涡轮发动机加速表现更好。小排量涡轮增压发动机利用空气压缩驱动涡轮来增加发动机进气量来增加输出功率,其优势特别体现在动力性方面。 这是因为涡轮发动机有着更大的肺活量,肺活量大的人运动起来当然更有劲。涡轮增压发动机动力普遍能达到相当于其排量1.3~1.5倍左右的自然吸气发动机的水平。但这只是笼统程度,实际表现上,涡轮发动机在3000转后的“后劲”会比自然吸气发动机强,部分出色的涡轮增压发动机更能提供令人兴奋的“高潮”。相对来说,自然吸气发动机的后劲即使有,来得也没那么刺激。 但涡轮增压也有这方面的缺点:反应较滞后。 虽然涡轮增压的确能够提升发动机的动力,不过它的缺点也有不少,其中最明显的就是噪音大以及动力输出反应滞后。由于转子的惯性作用,叶轮对油门的骤时变化反应还是迟缓。从踩油门希望立即提速,到叶轮高速转动将更多空气压进发动机之间,存在一个时间差,而且这个时间还不短。一般经过改良的涡轮也要至少2秒左右来增加或者减少进气的压力。如果你要突然加速的话,瞬间会有提不上速度的感觉。

  驾驶乐趣 

  一方面,涡轮增压发动机相比普通自然吸气发动机可以在排量较小的情况下提供更大的功率和扭矩。涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量,从而提高发动机的功率和扭矩,让车子更有劲。一台发动机装上涡轮增压器后,其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。这样也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。 所以说,涡轮跑高速比较好,马力大啊。 但另一方面,自然吸气发动机的动力收放更容易掌控。主要表现在细微操控油门时力度的输出上,例如你一直保持油门在某一个开度不变,自然吸气的车子加速会比较畅顺、加速度相对比较平均;涡轮发动机的车子则会呈一种渐入高峰的变化性输出。不过这种差异有缩小的倾向,有些自然吸气发动机也会有较大的力量波幅,而有些涡轮发动机的输出已经调校得非常平均。但某些时候还是能见到它们的先天特性,例如在一个较斜的坡道上倒车时,开自然吸气的车,你很容易找到一个让车子稳定、精细地发力的油门位置,而涡轮的车子,这个油门位置就比较难掌握,往往要踩一下、放一下,即是说涡轮车子的极低速度下的线性度是明显不及自然吸气的。 即怠速的安静平顺性、冷车发动时的噪音和运转平稳度等方面,自然吸气发动机普遍会做得更好。 实用保养 从平时用车角度而言,自然吸气发动机好保养好维护,结构简单、维护简单、油品要求低,而涡轮增压车辆对保养也有特殊的要求,如品质更高的机油、更加洁净的使用环境、要求使用更高标号的油品等等。

  其次,自然吸气发动机的后期保养费用较涡轮增压发动机低。一般说来,涡轮轮增压部件有使用寿命周期。这在随车说明书上都有特意标注的。需要更换涡轮增压部件这一个流程,不仅在工序上比较繁琐,而且也会给车主增加不小的后期养车经济负担。不过现在由于一系列高科技的武装,很多涡轮增压器基本上可以做到和发动机同等寿命了。 由此我们不难看出,自然吸气发动机比较可靠完善,涡轮增压则在各项性能指标上有优势。现阶段,这两种发动机处于势均力敌的状态,没有谁能完全压倒谁,但作为新技术,涡轮增压的技术前景比自然吸气要好。

  所以我们建议,对于那些代步人群或普通家庭消费者以及中年用户,我们选择自然吸气似乎更实惠一些。毕竟,自然吸气胜在日常驾驶及保养。就涡轮发动机来讲,在高速行驶的条件下无疑是比较经济的,在低速行驶的条件下,就要看排量了,一般排量小于1.5的涡轮发动机配半吨左右的车体比较适宜,排量过小低速行驶时将形成“小马拉大车”的效应,排放和经济性都将受到影响,使用寿命也将大大缩短。

  此外,经常跑长途的或空气稀薄地区,可以考虑涡轮增压车型;经常跑市内和郊区公路的,适合选用自然吸气车型。因为如果经常在城市内行驶,那么就真的有必要考虑一下是否需要涡轮增压了,因为涡轮并不是随时都在启动的,事实上在日常行车中,涡轮增压的启动机会很少,甚至不使用,这就给涡轮增压发动机的日常表现带来影响。而一般市内驾驶我们的换挡实际都只是在2000~3000转之间,5挡能够上到3500转速度差不多破120km了,也就是说除非故意停留在低挡位,否则不超过120km的时速涡轮增压根本无法启动。没有涡轮增压的启动,甚至比不上同排量自然吸气车,因为没有启动的涡轮对于进气甚至还有一些阻力作用。

  如何选择涡轮增压与自然吸气

  对于那些年轻人而言,涡轮增压车型可能更满足他们一些,毕竟动力更充沛,而且购买价格可以做到现对较低。比如普通的2.4L自然吸气或者2.5L V6车型,价格需要20多万了。现在我们购买一台1.8T涡轮增压车型也许只有十几万,但性能上绝不会比自然吸气车型低,所以年轻消费群体对于涡轮增压更青睐更敢于接受一些也是可以理解的。像高尔夫6或速腾1.4TSI发动机是最受欢迎的小排量涡轮增压。

  对于那些代步人群或普通家庭消费者以及中年用户,我们选择自然吸气似乎更实惠一些。保养费用更低一些不说,而且无须担心涡轮增压部件寿命到期后的一大笔开销。从平实用车角度而言,自然吸气发动机好保养好维护,这倒是涡轮增压所比拟不了的。

  编辑结语:涡轮增压和自然吸气发动机的对抗,也不是个新话题了,目前来看,双方各擅胜场,谁也没有最终能够压倒谁,对于我们这些消费者而言,如何选择,应该从自身需要出发,不要盲目跟风,只有真正适合自己的才是最好的。这也是我们这篇文章抛砖引玉的最终目的。

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