涡轮增压真的省油吗？

xuezhandao

　　
　　

　　宝马在1973年将一台KKK涡轮机装进了2002车型中，让涡轮增压车型名声大噪，于是涌现出众多的跟随者。涡轮增压发动机之所以一直受到热捧，车企的解释是不仅马力大，而且更省油。但这并未得到业内的一致认可，所以涡轮增压和自然吸气谁更省油的争执从未停止过。
　　1.涡轮增压的弊端
　　表面上看涡轮增压发动机有诸多优点，利用废弃驱动，基本没有额外的能量损耗，便能轻易地创造出大马力。不过在大多数情况下，事物都遵循着这样一条规律：鱼和熊掌不可兼得。这点在涡轮增压发动机上体现的很明显。殊不知，为了扩大输出功率，涡轮增压发动机在其他很多地方都做出了牺牲。
　　开过涡轮增压车的人应该有这样的感觉：低速扭矩时响应比较差。这和涡轮介入的延迟性不是同一个概念。为何？众所周知，发动机的压缩比的上限相对固定，这是由爆震决定的，就是说如果压缩比过高，容易导致气缸内混合气体燃烧不充分，且燃烧之后气温很高，造成“敲缸”现象。
　　而涡轮增压发动机正是利用短时间内将混合气体挤压到气缸内，所以为了推迟爆震的产生，只好降低压缩比。在低转速运转时，增压器不介入工作，而发动机的压缩比又较低，这时动力性则比自然吸气发动机更弱。不光如此，发动机的理论热效率其实取决于压缩比，压缩比低则热效率就低（见下图公式）。所以，涡轮增压发动机的热效率相对偏低。
　　

　　低速时动力比较弱，难免让人感觉不爽，于是就想踩下油门。这时问题又来了。踩下油门后发动机转数、增压器转数、吸入空气量、尾气排放量等都相应增加了。那么排气门、排气歧管、涡轮增压器等温度也会升高很多。本来热效率就不高，而这些零部件温度很高又消耗一些能量。根据能量守恒定律，对于是否省油这个问题，你们懂的。
　　我们曾做过一个实验，分析两台分别为1.8L和1.4T发动机的燃油消耗（见下图）。
　　

　　〈上图点击可放大〉
　　在上面这个图表中，各取几个工况点（2bar/2000rpm， 3bar/3000rpm和5bar/4000rpm)，这些工况点分别为车辆在低速低工况、中等工况和高速工况的运行点。可以看出增压发动机的燃油消耗比自然吸气的发动机要高。
　　为何出现这种情况？和上面说的差不多，主要由于增压发动机压缩比较低（左图发动机压缩比为10.5，右图发动机压缩比为9.2）、较高的泵气损失（约1%-2%）和较高的涡轮迟滞等。除此之外，小排量涡轮增压发动机还需要较大的机油流量（活塞冷却、增压器冷却、凸轮相位调节等），损失约2%。
　　通过对比几组不同的增压发动机和自然吸气发动机，其实都可得出类似的结论。不过上述对比没有考虑到不同工况点的负荷变化，因此上面的图表还不能准确描述增压发动机的油耗潜力。也就是说涡轮增压发动机不省油这个结论并非完全成立。
　　为了得出结论，我们又做了另外一个对比测试，即相同扭矩情况下的油耗对比（见下图）。
　　

　　从上面这个图表看得出，相同扭矩下，轻负荷增压发动机油耗能够节省4.2%。燃油消耗趋势随发动机转速和扭矩的增高而下降。上面图表还能看得出，燃油消耗的优势主要取决于扭矩，转速的影响较小。
　　但只有达到一定扭矩，增压器燃油消耗的固有的缺陷才能得到补偿。也就是说，增压发动机油耗在低速高负荷时才能够发挥优势。
　　2.小排量增压发动机更省油
　　如上面所说，涡轮增压发动机是否省油取决于发动机的扭矩。这就又产生了一个问题，多大的扭矩才省油呢？对应的增压发动机又该是多大的排量呢？为了进一步搞清这个问题，我们选取4种不同自然吸气排量发动机（1.4NA、1.6NA、1.8NA、2.2NA）与1.4涡轮增压发动机进行对比，采用自然吸气排量与增压发动机的排量的比值作为对比常量。
　　

　　〈上图点击可放大〉
　　

　　从上面图表可以看出，增压发动机与等排量的自然吸气发动机被证实没有油耗贡献。相反，平均油耗还高出8%-10%。这种差异则被认为是纯粹的性能上不同。随着小型化因素的提高，增压发动机燃油消耗率逐渐低于自吸发动机。如果下一代自然吸气发动机属于大排量发动机系列，那么采用增压就可以获得燃油消耗率的优势。因为每一个系列发动机都是按其最大的功率设计的，因此某一发动机系列到更大排量的发动机系列附加损失也在增加。
　　小型化系数从1.3开始，有一个增压发动机达到较低燃油消耗率大区域（图中绿色部分面积加大，表明增压发动机低油耗优势明显）。也就是说同样扭矩输出情况下，增压发动机与其排量比为1.3倍的自然吸气发动机具有可比性，在这一平台论述增压和自然吸气也才更有意义。
　　然而，这还并非最准确的。发动机是搭载在车上行驶，因此衡量油耗多少时还必须和整车匹配。
　　

　　〈上图点击可放大〉
　　图中是1.4T发动机匹配整车之后，按照新欧洲行驶循环NEDC标准运行，并计算出各区域燃油消耗占整个循环工况的比例，同时用等功率曲线标出了整车需求的行驶功率。
　　综上可以得出结论：在最大扭矩相同时，小排量涡轮增压发动机确实比自然吸气更省油，而较大排量的增压发动机则无明显优势。（转载请注明来源为车聚网及作者全名）
　　备注：本文根据一位技术大拿的报告分析整理，在此表示衷心感谢!

　　

hwz820

你这是自己写的，还是哪里找到的哦。为什么压缩比高了，燃烧不充分哦。

motordrive

涡轮增压现在比较火

aaacxj

又来讨论这个  ‘鸡肋’，涡轮省不省油并不是主要的，他的再次重生是为了适应环保的要求，尽快的提高缸内温度，达到完全燃烧工况，不是什么先进技术，只是被迫的无奈，我们更介意的是他带来的高速磨损和润滑的保养问题。搞清这个问题，才能分析利弊，  煞有介事的轮了半天，不着边际

pierreyou

“大排量”是多大？我印象中大排量发动机必须增压器，自然吸气根本满足不了空燃比。