小排量增壓發動機——消費者或成最大輸家!

如何改善油耗?!我想最簡單的方法就是降低排量吧,因為理論空燃比是恆定的,在奧拓循環下排量越小,一次做功所需要的汽油也就越少,這就等於省油。

不過排量小的話,扭矩和動力也會下降,所以這個時候就需要增壓來解決這個問題了,雖然排量下降了,但是通過增壓可以吸入更多空氣來彌補排量下降造成的扭矩、動力損失。

現在風靡全球的小排量渦輪增壓的風潮是從大眾開始的,2005年大眾第一代EA111 1.4TSI發動機採用了雙增壓的方式,低轉區間使用機械增壓,中高轉區間使用渦輪增壓,通過這種方法EA111 1.4T發動機擁有了媲美2.2L自吸發動機的扭矩輸出。

之後大眾又推出了單渦輪的1.4T發動機。再後來大眾繼續降低排量,發展出了1.2T發動機。大眾根據各個車型,分別控制它們的增壓值來實現發動機不同的動力輸出。通過最新的控制手段,小排量增壓發動機已經讓那些大排量自吸顯得更像是前人留下的遺產。

但就是在這種趨勢之下,大眾反而開發了1.5T發動機,排量升級了!其實通過OBD能夠發現1.2TSI發動機在低轉速的時候增壓並沒有介入,在平時0.3G程度的緩加速下,基本上增壓也不會介入。從產品目錄上介紹的扭矩曲線來看,怠速到變速箱能承受的扭矩極限過程中發生的扭矩大部分都是通過自吸得到的。也就是在沒有增壓的情況下,依然可以獲得足夠的起步扭矩。這是通過缸內直噴和標定實現的。

缸內直噴的好處就是可以利用氣化潛熱效果來降低混合汽的溫度,這可以在不推遲點火角度的前提下降低發動機爆震的發生。因為推遲點火角度會讓混合氣沒法發揮最大的燃燒爆炸能量。

汽油發動機的燃燒解析還在不斷的進化中,大眾的TSI也不是突然就憑空冒出來了,也是經過不斷的技術發展得出的成果,起碼在03-04年的時候,大眾認為TSI是一種能夠兼顧動力和燃油經濟性的發動機。

從那時候開始算,距今也過了十幾年,小排增壓發動機正在發生變化,大眾沒有繼續降低排量,反而是把排量擴大了。而奧迪也把排量從1.8擴大到了2.0,並宣稱這才是合適的排量。

豐田的普銳斯也是,在發動機的開發過程中提高了排量,不過他們的理由是提升電機的動力輸出需要同時提升發動機的動力輸出,這樣才能取得混動系統的平衡性。

不過提高排量反而造成油耗增高是不允許發生的。所以大眾的1.5T肯定不會比以前費油,普銳斯也是,普銳斯放棄了用皮帶驅動各種輔機部件,選擇了電動化,在不藉助增壓的前提下,發動機在一些特定的工作區間,熱效率可以達到40%。

從TSI和普銳斯就可以看出來,小排量增壓發動機是有一個下限的,過度的小排量增壓發動機不過是本末倒置罷了,雖然這不算是一個結論,但卻是一個有力的假說,一個被證實的假說。

發動機的工程師們說過,排量本身就是一種排氣裝置,排量足夠的話就不需要去拉高轉速,日常駕駛也一樣有充足的動力。執掌馬自達創馳藍天發動機開發的人見光夫動力開發本部長這樣說過:「大排量發動機能夠在短時間內獲得很大的排氣能量,而且大排量發動機什麼也不做就可以吸入很多空氣,成本可是很低的。但小排量增壓發動機就不一樣了,需要在達成特定的條件下才能靠渦輪吸入更多的空氣。多餘的空氣讓發動機的響應表現得更加優異,最棒的一點就是,削減氮氧化物的排放會更加容易。

人間光夫的說法並不是少數派,不論是日本、歐洲、還是美國,工程師們都認為不應該過度限制排量,排量大一些可以讓發動機的動力、扭矩、油耗、廢氣排放達到一個好的平衡。

既然大排量發動機如此優秀,那為什麼現在仍然是小排量增壓發動機大行其道呢?!那是因為排量稅和排量神話阻礙了大排量發動機的發展啊,一般人們都把大排量和更多的金錢之間划上等號,各種政策也是對大排量進行打壓。

這就是小排量增壓發動機成功的背景,對於很多人來說1.4T有著2.4自吸相當的扭矩,那買1.4T不就好了。但實際上1.4T的吸氣量並不是1.4升,而是相當於2.2升,根據情況還可能是2.4升,雖然從排量上來看的確是1.4升,不過吸氣量卻增加了。

另外小排量增壓發動機提高了成本,其中缸體、活塞、連桿、曲軸等精密機械部件的成本占發動機總成本的三分之一,剩下的氣門正時機構、複雜的燃料噴射系統及複雜的進/排氣裝置、ECU、渦輪佔了三分之二,以前汽油發動機的成本是低於柴油發動機的,不過缸內直噴的小排量增壓發動機在進/排氣門的正時機構、直噴系統的成本已經直逼柴油發動機的燃料系統的成本。等到LNT、GPF這些廢氣排放裝置標配以後,小排量增壓發動機的成本就和柴油發動機沒區別了。實際上小排量增壓發動機才讓消費者付出了更多的金錢。(所以嘛,最後還是羊毛出在羊身上,消費者又成最大輸家)。

雖然小排量增壓發動機確實降低了油耗,但是面對越發嚴苛的廢氣排放法規,已經力不從心了。所以現在廠家開始擴大排量了,這個理由就是為了能夠通過RDE(真實駕駛廢氣排放),RDE會任意組合各種交通狀況,觀察從堵車到山路到130km/h的高速行駛時發動機的過渡特性,這種測試全負荷領域的方法對小排量增壓發動機是非常不利的,所以在一定程度上擴大排量能夠做出好的測試結果。

這篇文章不是說小排量增壓發動機不好,而是說小排量增壓發動機並非萬能,汽車的發展和政策是緊密相關的,一定程度上擴大排量的增壓發動機今後有可能會越來越多吧。


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