蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 陸俊超

渦輪增壓淺析

蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 陸俊超

在排放法規(guī)日益嚴(yán)苛的今天，渦輪增壓技術(shù)被越來越多的汽車廠商所采用，甚至于一些原本堅(jiān)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(shù)的應(yīng)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(rèn)為渦輪增壓存在諸多問題，只不過是當(dāng)前政策下的“緩兵之計(jì)”，甚至于認(rèn)為火熱的渦輪增壓市場是病態(tài)的，那么，渦輪增壓技術(shù)到底有多大的優(yōu)勢以及缺點(diǎn)呢？

首先，我們來簡單了解下渦輪增壓的原理，非常簡單，關(guān)鍵詞就是渦輪和增壓，渦輪有兩個(gè)，一個(gè)在排氣側(cè)，一個(gè)在進(jìn)氣側(cè)，兩者由一根剛性的軸相連，排氣側(cè)的渦輪由發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后的廢氣推動(dòng)，帶動(dòng)進(jìn)氣側(cè)的渦輪，相當(dāng)于一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)往發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部吹氣，就開始了所謂的“增壓”。由于動(dòng)力來源于燃燒后的廢氣，所以這項(xiàng)技術(shù)又被稱為廢氣渦輪增壓技術(shù)。

渦輪增壓是一項(xiàng)很聰明的技術(shù)，把原本無用的廢氣利用起來，增加了進(jìn)氣壓力，從而在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸容積固定的情況下變相增加了發(fā)動(dòng)機(jī)排量。渦輪增壓早期被應(yīng)用于限制排量的賽車上，同排量的情況下，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)功率更高，比賽中會有更大的優(yōu)勢。然而更大的進(jìn)氣量也意味著需要與之相對應(yīng)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(fèi)油的，但如今采用渦輪增壓技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)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?？勺儦忾T正時(shí)與升程、缸內(nèi)直噴等節(jié)油技術(shù)在自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上都有廣泛的應(yīng)用。渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)“省油”體現(xiàn)在兩點(diǎn)：一、由于技術(shù)的改進(jìn)，現(xiàn)在的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的確是比過去省油了；二、渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)由于低轉(zhuǎn)速時(shí)排氣壓力不足以推動(dòng)渦輪，所以沒有增壓，在這時(shí)，同等技術(shù)條件下的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗水平相當(dāng)于同排量的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，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(shí)時(shí)介入，不同工況下的進(jìn)氣壓力也不同，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以理解為一種變排量的發(fā)動(dòng)機(jī)。

因而，我們可以得到這樣的結(jié)論，就是在同等技術(shù)條件下，同排量的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)必定是比自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)費(fèi)油的，而在同等動(dòng)力水平下時(shí)，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)則相對省油一些。舉一個(gè)簡單例子，同等技術(shù)條件下，2.0升的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)必定比2.0升的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)費(fèi)油，而比3.0升自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)省油。

既然提到渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以達(dá)到更大排量的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力水平，單單一條省油的優(yōu)點(diǎn)并不足以讓如此多的廠商趨之若鶩，更重要的則是節(jié)約成本！

眾多廠商投入巨額的研發(fā)成本開發(fā)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，根本的還是利益驅(qū)動(dòng)，要知道采用渦輪增壓技術(shù)所增加的成本可是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于優(yōu)化大排量自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的，更別說由于發(fā)動(dòng)機(jī)體積的減小，所帶來車輛結(jié)構(gòu)上優(yōu)化的便利性以及研發(fā)、生產(chǎn)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(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)排量，而不是采用閉缸技術(shù)或是混合動(dòng)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(jié)約成本的行動(dòng)，消費(fèi)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(fèi)上都會有相當(dāng)大的優(yōu)惠，再加上相對省油這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，形成了如今火熱的局面。說句題外話，若不是更為實(shí)用且省心的混動(dòng)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(fā)動(dòng)機(jī)？然而看似兼顧動(dòng)力與環(huán)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(fèi)者腦海中浮現(xiàn)的便是“燒機(jī)油”、“保養(yǎng)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(fèi)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(shù)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(shí)間的流逝，渦輪增壓車型已經(jīng)變得越來越成熟和可靠。這也就是為什么上世紀(jì)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(fā)動(dòng)機(jī)的特性，有幾個(gè)問題仍然無法解決。首先不可回避是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)工況比自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)惡劣得多。要知道，渦輪的轉(zhuǎn)速可是動(dòng)輒萬轉(zhuǎn)到十幾萬轉(zhuǎn)的，增壓之后的發(fā)動(dòng)機(jī)，對整個(gè)進(jìn)排氣系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等都增加了非常多的負(fù)荷，也對其耐用度、可靠性提出了更高的要求。當(dāng)然，這些問題在設(shè)計(jì)之初都會考慮，但這對用戶的后期使用及保養(yǎng)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(jī)油甚至于礦物機(jī)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(jià)的。所以，渦輪增壓車型的使用養(yǎng)護(hù)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(dòng)力水平的自然吸氣車型要差一些。這里的平順性體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是發(fā)動(dòng)機(jī)本身的平順性，多缸數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火間隔更短，動(dòng)力銜接更順暢，更不用說多缸數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)往往采用V形排列，結(jié)構(gòu)上有著天然的優(yōu)勢；二是動(dòng)力輸出的平順性，因?yàn)闇u輪增壓依靠廢氣推動(dòng)，在廢氣不足以推動(dòng)渦輪提供正壓時(shí)，由于基礎(chǔ)排量小，動(dòng)力就會顯得羸弱，而渦輪開始介入時(shí)，突然爆發(fā)的動(dòng)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(zhuǎn)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(dòng)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(fā)動(dòng)機(jī)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(fā)動(dòng)機(jī)，百公里加速也是更快，何來動(dòng)力不足一說。但如果你兩部車都在高速開過，你一定會認(rèn)同我的觀點(diǎn)。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(fā)動(dòng)機(jī)則是越到高轉(zhuǎn)動(dòng)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(shù)經(jīng)過這么多年的發(fā)展，已經(jīng)變得較為可靠和成熟，也有了較為廣闊的市場，綜合使用環(huán)境和優(yōu)惠的政策，渦輪增壓車型也不失為一個(gè)不錯(cuò)的選擇，然而對自然吸氣的熱愛，也使得自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)在很長一段時(shí)間里仍會不斷地發(fā)展與進(jìn)步。未來兩者孰優(yōu)孰劣仍是要看技術(shù)的發(fā)展與政策導(dǎo)向，若干年之后電動(dòng)機(jī)是否全面取代內(nèi)燃機(jī)也尤為可知。