(电动涡轮)电动涡轮发动机…

2007年，随着一汽-大众首款中型轿车迈腾的上市，大众在中国正式开启了“TSI”时代。从那时起，涡轮增压发动机也开始从小众玩家之选，逐渐走进了大众视野，并在随后的十几年中蓬勃发展。

尤其是大众推出的1.4TSI发动机，更是让小排量涡轮增压机迅速替代了传统的1.8L、2.0L自然吸气发动机，并且带动了后续诸多品牌小排量增压发动机的发展。这不禁令人好奇，涡轮增压到底有什么魔力，让它能超越自然吸气成为当下主流？尤其是在高端车型市场，除去极为小众的自吸跑车外，几乎所有车型都转投了涡轮增压阵营，它究竟好在哪呢？

0-100km/h加速13秒开外的老捷达

提到涡轮增压发动机，它留给大多数用户的第一印象一定是动力强劲，这也是对于用户来说最直观的感受。毕竟如今的汽车消费者对于动力的需求远高于十几年前。要知道，当年只有92马力、0-100km/h加速超过13秒的捷达，在很多“老司机”口中都是性能车一般的存在。但是如今，加速13秒的车简直会被当做移动路障来看待！

此外，在日常使用的大部分情况下，车辆的转速普遍不会超过3000转。尤其是按照国内驾校的教法，似乎车辆转速超过2000转都是一种罪过！那在这种驾驶方式下，低转速扭矩更强劲的涡轮增压发动机，势必会比自然吸气发动机更能给人留下动力强劲的印象。

此外，在急加速超车时，涡轮增压发动机爆发出来的瞬间扭矩也要强于自然吸气发动机，也会给人动力更强、冲劲十足的感觉。

对于喜欢玩车的车迷来说，涡轮增压发动机还有一个先天的优势就是改装潜力更大。对于传统自然吸气发动机来说，要想提升动力输出，需要在发动机结构、进气、喷油、排气等诸多部位进行升级，最终换来的也只是零星的动力提升。

而对于涡轮增压机来说，你只需通过简单地刷写ECU来提升涡轮压力，就能获得非常明显的动力提升。例如在改装圈非常知名的大众高尔夫GTI，其搭载的2.0T EA888发动机原厂拥有220马力，在不改动任何硬件的情况下，只刷一阶程序就能提升到300马力，可谓是相当显著了。

当年曾经国产的9代思域Si，其搭载了一台高达7000转的2.4L自然吸气发动机，拥有207马力、235N·m的动力输出，0-100km/h加速在7.5秒左右。这个成绩对比搭载本田最新1.5T发动机的第10代思域，加速并没有什么优势！

而且本田新的1.5T发动机同样拥有十分出色的改装能力，原厂177马力的发动机，不改动任何其它硬件，只刷ECU程序就能提升至220马力，比9代Si版的2.4L发动机更加强劲！正因如此，涡轮增压发动机对于追求动力、加速能力的车迷来说，相比自吸的确有很大的优势。

涡轮增压发动机能得以普及，另外一个重要原因就是油耗方面的优势。例如本田雅阁的1.5T发动机，拥有194马力、260N·m的动力输出。而同级别的凯美瑞2.5L车型，拥有210马力、250N·m的动力输出，二者表现接近。

但是在油耗方面，1.5T的本田雅阁综合日常使用的油耗大约在7.7L/100km，而2.5L自然吸气发动机的凯美瑞，综合油耗大约在8.5L左右，还是有一定差距的。而且不要忘了，凯美瑞的2.5L A25A发动机拥有高达40%的热效率，是目前热效率最高的非混动发动机之一。在这种前提下，依然不能在动力和油耗方面战胜1.5T，可以说高下立判了！

涡轮增压发动机，在日常使用时比同等动力水平的自然吸气发动机油耗低，其中一个重要原因就在于，我们日常开车转速通常不会超过2000转，在这种低负载工况下，涡轮增压器并不会参与太多的工作，此时由于基础排量相对较小，因此喷油量和进气量都会比自吸发动机更低。就相当于是一台小排量自然吸气发动机在工作，油耗自然就低了。

综上所述，相信大家也都发现了，小排量涡轮增压发动机，在日常低负载需要省油时，能提供更好的燃油经济性。而在真正需要动力的急加速时，涡轮也能提供更强的爆发力，在两个方面都比自然吸气做得更好。

除了日常使用的油耗表现更好以外，小排量涡轮增压发动机在法规工况测试下也非常占优。以国内工信部采用的NEDC工况为例，这个工况主要包括四个市区循环工况（上图1部），以及一个郊区循环工况（上图2部）组成。每个循环之间并没有急加速测试，车辆的加速度只有2km/h，相当于用50秒的时间从0加速到100km/h！并且车辆在测试时并不会实际上路行驶，而是放在恒温环境的测功机上运行，消除了风阻、轮胎阻力、温度、路面摩擦力等因素的影响。这就导致排量相对较小的涡轮增压发动机，在这种低负载工况下异常省油。

工信部测出的油耗低，对于企业的另外一个优势就是，能够在我国的咖啡法规（CAFC）中获得更好的收益。因为咖啡法规中最关键的要求就是，企业生产的车辆要实现超低的油耗。如果企业不达标，就将面临罚款、禁止新车申报、甚至是被强制停产退市的处罚。正因如此，小排量涡轮增压车在油耗测试中的优势会实打实的转化成企业生存的关键。

当然啦，企业要想满足咖啡法规，还有一个更有效的捷径就是生产电动、混动的新能源车，不过这个路线就不在本文的讨论范围内了，如果各位同学感兴趣，以后我们可以单独聊聊这个领域。

如今涡轮增压发动机能得以普及，另外一个重要的原因就是技术的不断进步。首先是发动机材料，十几年前的涡轮增压机普遍使用铸铁缸体，主要是因为铸铁缸体的耐用性更好，能承受涡轮增压发动机更高的缸内压力以及高温。例如当年经典的三菱9代EVO，就是因为采用了铸铁缸体4G63发动机才能有极为强悍的改装能力。而后续的10代EVO在换用了铝合金缸体的4B11发动机后，改装潜力不升反降，导致9代比10代可玩性更高。

如今随着材料技术的进步，铝合金缸体在强度上已经完全不输铸铁了，并且材料成本也变得更低，可以普及到更多平民家用车上。这时，铝合金在重量方面的优势就体现了出来，不仅能保证轻量化，同时也可以承受高温高压了。并且得益于加工技术的不断精密，如今的发动机也不容易出现早年间涡轮增压发动机常见的烧机油、拉缸等问题了。

早年间涡轮增压发动机没有得以普及，另外一个原因就是散热技术不够发达。由于涡轮增压机的工作温度更高，并且还有一个发烫的大涡轮放在机舱内，这就导致早期的涡轮增压车普遍存在散热问题，甚至一些老的宝来1.8T车主，在跑完高速停车后，需要原地怠速等涡轮冷却。否则涡轮增压器就会因为还处于高温状态，得不到缓慢冷却而损坏。

如今的发动机散热技术已经有了极大的进步，在更先进的水泵、水循环、机油散热等系统的帮助下，涡轮增压发动机的散热问题早已解决，并且现在无论是自然吸气还是涡轮增压车，都拥有熄火冷却功能，也就是车辆熄火后冷却系统并不会立即停止工作，而是会继续工作一段时间给发动机降温。正因如此，无论是厂商还是玩家，都敢于在涡轮增压机上更大胆的压榨动力，也不用担心散热和可靠性的问题。

如今涡轮增压发动机在效率方面的进步也是有目共睹的。在10年前小排量涡轮增压发动机刚开始推广时，发动机的热效率普遍只有34%左右，而同时期马自达推出的SkyActiv-G系列自然吸气发动机，就已经能做到38%的超高热效率了。别看这个差值只有4%，但是对于内燃机来说已经是天壤之别。

这也就导致当年的1.4T、2.0T发动机马力普遍并不夸张。例如当年大众高尔夫6使用的1.4T EA111发动机，最大功率只有131马力，升功率甚至连100马力都没有！而大众当时的EA888 2.0T发动机，同样也只有200匹马力，如今来看并不算高。

但随着涡轮增压发动机的普及，周边配套的技术也开始逐渐完善。新的涡轮增压发动机由于使用了当下电控可变气门正时系统，甚至丰田、大众的部分涡轮增压发动机还加入了通过正时控制实现的米勒循环，再加上可以让雾化效果更好、油气混合更均匀的350bar高压燃油直喷系统，最终为发动机的效率带来了极大提升。例如大众早期的1.4T EA211发动机，热效率只有35%，如今最新的1.5T EA211Evo发动机，热效率已经提升到了37.5%！

目前的主流涡轮增压发动机还使用了可变排量机油泵和电子节温器技术。其中，可变排量机油泵可以让发动机在低转速下，通过减少机油泵出量，从而降低发动机的动力损失。而电子节温器技术，则可以让发动机在冷启动时切换成小循环，快速提高冷却液的温度，从而使机油温度随之升高，并且粘度降低，减少发动机内部各个运动部件的摩擦损失。

此外，目前越来越多的涡轮增压发动机都开始使用DLC缸壁涂层技术，减去了传统的铸铁缸套，不仅让发动机重量更轻，还能降低缸内摩擦阻力。甚至日产这样的品牌还推出了VC-Turbo可变压缩比技术，直接把涡轮增压发动机的效率提升到了一个全新的级别。

正是在各种技术的加持之下，如今涡轮增压发动机的效率已经完全可以媲美传统自然吸气发动机。例如丰田的2.0L M20A自然吸气发动机热效率可以做到40%。而日产的2.0T可变压缩比发动机也可以做到39%的热效率，国产品牌长安的1.5T蓝鲸发动机，更是能达到40%的热效率，完全不输传统自吸引擎。

涡轮增压发动机还有另外一个缺点就是涡轮迟滞问题，这就导致早年间开过涡轮增压车的人总会表示，涡轮车开起来不舒服，动力释放很突兀。但是随着如今电气化技术的加入，涡轮最后一块短板也已经被补足。首先是涡轮本体上的改进，其中最具代表性的自然就是VGT可变截面涡轮技术了。这项技术由保时捷在2006年率先应用在997代911 Turbo车型上，这台车也是全球第一款采用可变截面涡轮技术的汽油车。

这项技术的原理是通过电机调整增压器的叶片角度，从而让涡轮增压器在任何工况下都能提供最合理的增压值，进而兼顾发动机在低转速时的动力响应，以及高转速时的功率输出。

早期这项技术成本极高，只有保时捷911在用。但是随着技术的不断成熟，如今VGT已经不是太稀罕的技术了，甚至连最新的大众1.5T EA211 Evo发动机也用上了可变截面涡轮，未来也会有越来越多的机器采用这个技术。

如果说可变截面涡轮离我们依旧有点遥远，那么近两年火爆的48V轻混技术相信大家就很熟悉了。目前主流的48V轻混系统可以简单地理解为一台大功率的启动机，能够在车辆启动、低速行驶时带动发动机曲轴转动。这就可以凭借电机的大扭矩来对涡轮机在低转速时的涡轮迟滞问题进行弥补。

另外，得益于48V电气系统相对高的电压以及功率输出，目前甚至还出现了真正意义上的“电动涡轮”。例如前段时间奔驰就和盖瑞特联合研发了一款eTurbo电涡轮，它的结构就是在传统涡轮增压器的废气端安装一个超薄的高速电机，由车载48V系统供电，可以在任何时候通过电机直接带动涡轮增压器转动，不需要等发动机转速攀升后再靠废气吹动涡轮。

理论上来说，这套eTurbo技术可以实现真正意义的零延迟涡轮增压技术，甚至能够在起步时就达到最大扭矩，做到近乎于电动车一般的扭矩输出效果。综上所述，随着发动机的材料强度不断提升、效率越来越高，并且还有了电气化技术的加入，也就缔造出了当下这个涡轮增压最好、最成熟的时代。

对于企业来说，使用涡轮增压发动机还有另外一个极大的优势就是成本。首先，相比只能适配一、两个级别的传统自然吸气发动机而言，一款能够适配各个级别车型的涡轮增压发动机就有极大的优势了。例如本田的1.5T引擎，从小型SUV缤智、XR-V，一直到雅阁、冠道这类体型较大的车，都可以使用。

而更主流的2.0T发动机，更是几乎可以适配目前所有的车型。以奔驰为例，从最入门的A级、GLA，一直到GLE、S级、V级，甚至连硬派越野车大G都用上了2.0T发动机。如此优秀的适应能力，绝对不是自然吸气发动机能够比拟的。因此，对于厂家而言，集中火力研发一款涡轮增压发动机，就可以把它完全普及到自家的各种车型上了，无疑会大幅缩减生产成本。

税率自然不用多说了，在动力水平接近的情况下，涡轮增压发动机的排量相对较小，对于进口车来说就可以缴纳更低的排量税，能有效降低企业和消费者购车时的负担。我们以奔驰G级为例，搭载4.0T发动机的G 500车型，其发动机排量为3982ml，消费税率为25%，而搭载5.5L自吸发动机的老款G 500车型，排量5461ml，消费税率高达40%，二者光是消费税就15%的差距！这样一来，如果两者的报关价均为100万左右，那么反映到车价上就会差出15万之多！

另外一点就是我们国内曾经在2015年到2017年间推行的1.6L排量及以下车型购置税减半的政策了。按照法规计算，车辆的购置税=车价÷11.3。以一辆2.0L排量、20万的车为例，它的购置税应为17699元。而如果它在当时换上了一台1.6T发动机，那么购置税就只需要8850元了。如今虽然已经没有了小排量购置税优惠政策，但是每年要缴纳的车船使用税依然是跟排量相关的，我们以大众迈腾为例，2.0T的迈腾，每年车船使用税为480元，而当年搭载3.0L V6发动机的车型，车船使用税就要1920元，对于普通家用车来说，每年多花1500元的车船税，是很多用户无法忽视的。

正因如此，在国家推行购置税减半政策的时期，有不少厂家都推出了针对市场政策的小排量发动机，很多自主品牌的1.4T、1.5T涡轮增压发动机也是在那两年得以发展的。购车时的成本更低，再加上前面提到的小排量涡轮增压带来日常使用上的动力和油耗优势，便直接帮助涡轮增压发动机迅速替代了传统自然吸气，成为了汽车内燃机最主流的选择。

内燃机发展到如今，已经进入了一个极为成熟稳定的阶段，在电机高举环保大旗的大举入侵下，内燃机被政策淘汰也只是时间问题。对比之下，如今的涡轮增压发动机显然生命力要更加旺盛，即使面对来势汹汹的电动车，也不会过于狼狈。正因如此，现在涡轮增压才会取代自然吸气，成为捍卫内燃机荣耀的最后一杆旗帜！