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150匹马力油耗,同样是150匹马力,涡轮增压和自然吸气有什么区别?

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相同马力的自吸发动机和涡轮增压发动机如果对比的话,区别还是有很多的,首先相同马力的自吸发动机排量都大于涡轮增压发动机,比如三菱欧蓝德的2.0自吸发动机最大功率110千瓦,大众1.4T的发动机最大功率也是110千瓦,马力都是一样的涡轮增压发动机排量更低。
另一个
不同的方面是最大扭矩,虽然马力相同但自吸发动机最大扭矩都要低于涡轮增压发动机,三菱欧蓝德2.0自吸发动机最大扭矩才190扭米,大众1.4T的涡轮增压发动机最大扭矩达到了250扭米,这个动力性甚至超过了2.4自吸发动机了。虽然排量低但更有劲,这是涡轮增压发动机的一个优势。
还有一个不同的地方就是动力输出曲线,自吸发动机的最大扭矩是出现在某个转速,高于或低于这个转速区间都打不到这个最大扭矩值。而涡轮增压发动机在1500转左右就可以达到最大扭矩,而且在1500-4500转左右都可以保持最大扭矩,这个也是和自吸发动机不同的地方。

我来分享一下我的看法,我理解这个问题实际上是涡轮增压小型化发动机代替同样功率的自吸发动机会带来什么变化?

我们先来看一下同样功率的增压机和自吸发动机的性能特点,虽然两者功率相同,但是增压发动机可以提供更大的扭矩,尤其是低速状态下扭矩远远超过同功率的发动机,这会带来两个好处。

1.油耗会降低

下面图1是我为了说明此问题做的一张图。采用的是大众技术报告中EA111的数据。这个图显示了涡轮增压小型化如何降低油耗。

从图中可以看到用小排量涡轮增压发动机代替大排量自吸发动机,由于增压发动机尤其是直喷增压发动机可以在低转速实现很高的扭矩,通过变速箱速比的调整,在同样的整车需求功率下和自吸发动机相比增压发动机可以在更低的转速更高的负荷工作,这样通过转移发动机运行负荷点的办法来提高发动机的效率,从而降低油耗。

我们都知道直接提高发动机的热效率是非常困难的。从图中可以很明显的看出,增压直喷小型化的技术路线通过转移运行负荷点巧妙的避开了直接提高热效率这一难题,达到提高效率降低油耗的效果。图1大家可以看一下如何转移运行工况点。

这是目前为啥增压小型化发动机如此流行的主要原因。

2.加速性会变好,尤其是在用户使用工况下

发动机的最大功率,尤其是自吸发动机都出现在6000转,甚至更好。我们平常开车根本不会用到这么高的转速,而我们平常用到最多的3000转以下的转速自吸发动机是无法提供足够扭矩的。增压发动机正好可以在低速提供大扭矩,因此,在日常使用过程中即使和同功率的自吸发动机相比加速性也会更好。

当然,增压发动机由于涡轮惯性带来的涡轮迟滞一定要考虑的,不能只看稳态性能,增压机涡轮的瞬态表现往往更能代表实际的驾驶感受。这就是为什么有的增压机功率扭矩指标很高,但加速感觉和实测数据反而不如功率扭矩都低一些的增压机的原因。

目前针对增压机的涡轮迟滞开发了一系列技术,比如,

a.双流道增压器,改善排气干扰。图4可以看到丰田的双流道增压器,图5可以看到宝马的双流道增压器。

b.直喷技术,改善发动机的效率和加大喷射系统的自由度。

c.高响应的中置VVT或电动VVT,通过低速扫气加快增压器响应。图2是丰田采用此技术的策略。

d.低惯量涡轮,减小涡轮的惯性。

e.电控泄气阀,改善控制速度。图6可以看到丰田的电控泄气阀。

f.可变截面涡轮VGT,提高涡轮机在不同转速负荷下的效率。图3是大众采用VGT对提高增压器响应带来的好处。

除了VGT以外,这些技术已经逐步成熟,大部分主流的公司都在使用这些技术,因此目前很多优秀增压机的涡轮迟滞已经被控制到非常好的水平。

以上信息供大家参考,欢迎讨论。对发动机感兴趣的朋友可以关注我,每周会发布发动机技术的专业解读,谢谢支持!

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