汽车制造商们一直在削减引擎的排气量,举个例子说,连BMW都已经开始放弃著名的自然进气(NA)直列六缸引擎,换装成2.0升的涡轮增压四缸引擎了。而Volkswagen也开始采用1.4升的涡轮增压引擎,用以取代原先的1.6升和2.0升的自然进气引擎了。
这种做法背后的原因很简单,就是制造出更节能的车子以降低排放,同时也能提供大排量引擎的动力性能。
听起来挺不错的,但事实真的如此吗?
汽车制造商们一直在削减引擎的排气量,举个例子说,连BMW都已经开始放弃著名的自然进气(NA)直列六缸引擎,换装成2.0升的涡轮增压四缸引擎了。而Volkswagen也开始采用1.4升的涡轮增压引擎,用以取代原先的1.6升和2.0升的自然进气引擎了。
这种做法背后的原因很简单,就是制造出更节能的车子以降低排放,同时也能提供大排量引擎的动力性能。
听起来挺不错的,但事实真的如此吗?
引用一位参与了Aston Martin DB11的5.2升双涡轮V12引擎的Aston Martin工程师的说法,他认为要从涡轮增压引擎上得到最高的效率,就比如让它在类似自然进气引擎的工况下运作,也就是在涡轮还未介入的低转速域运转。
这样你就明白了,节能来自于小排量的引擎,而涡轮则是用于补偿损失的动力。这种做法在实验室的测试中很理想,引擎可以在可用的最低转速域工作,将涡轮提供的加成降低到最小,就能得出很低的油耗和排放数据。
除此之外,还有更为仿真的WLTP测试循环,但我们暂时先不探讨这个话题。
在实际路况中,要维持涡轮不介入是很困难的,尤其当你使用的是排气量被大幅削减的小引擎时。假设说,在上坡路时,涡轮增压器很有可能会介入,结果就是油耗的大幅增加。
这就是实际油耗往往要比官方公布的数据相差甚远的原因,而两者的差距就要取决于车主的驾驶习惯了。
小排量引擎的另一个优势就是重量更轻,不过偶尔也会有例外。就拿991世代的Porsche 911来说,在推出改款车型时,911 Carrera从3.8升的自然进气引擎换装成了3.0升的涡轮增压水平对置六缸引擎。
但是,车子的重量却增加了约40 kg,这很有可能是涡轮增压器的管道、中冷器等部件所导致的。
所以,当我听说新款的2021 Subaru BRZ将会搭载能够输出231 PS/249 Nm的大排量NA引擎时,我还是很高兴的。
有一个原因在于,Toyota不会让86的性能超过GR Supra,要知道,GR Supra也搭载了一具2.0升的涡轮增压引擎,这具引擎是由BMW提供的,能够爆发出258 PS的马力和400 Nm的扭力。
除此之外,增加涡轮增压器也会增加重量,而使用大排量的自吸引擎,能够让车子拥有毫无迟滞的动力响应和绝佳的高转速域性能。除了动力数据的峰值之外,动力输出的曲线和动力的传递也是十分重要的,因为这对车子的驾驶体验和动力表现都有很大的影响。
谈到NA引擎,要清楚的一点是,涡轮增压引擎就是无法达成NA引擎那种直接的动力响应。要让涡轮开始运转,必须让引擎达到增压阈值,也就是超过一个特定的转速,很多人会将这个概念与涡轮迟滞混淆。
而即便是引擎在高于增压阈值的转速域运转,也几乎不可能完全消除涡轮迟滞。从踩下油门的那一刻算起,空气必须要流进燃烧室,然后再作为废气排出来驱动涡轮。接着,涡轮增压器吸进的更多空气还要通过中冷器进行冷却,然后才能重新进入进气歧管。
就现代的涡轮增压引擎来说,它们发展得十分迅速,但从某些方面来看,它们与自然进气引擎仍然有着十分明显的差异。
NA引擎的另一个优点在于声浪更加动听,而涡轮增压器的一大特点就是会抑制排气声。这是它的工作特性,是很难人为改变的。
而且,根据Ferrari的说法,让涡轮增压引擎的转速超过8,000转是毫无意义的,因为这样反而会让引擎的效率降低。所以,涡轮增压引擎是不会用偶遇极高转速下的那种声浪的。
这或许就是Porsche的某些GT车型仍旧采用NA引擎的原因,其中也包括即将上市的Porsche 911(992世代) GT3和718 GT4。NA引擎提供的驾驶体验是无可替代的,听听即将发布的911(992) GT3你就明白了。
Mazda也有着对NA引擎和“合理精简”的执念,在Road and Track的一次采访中,Mazda的工程师说:“我们已经确定了,CVT和小排量涡轮增压引擎不是我们想要的解决方案”。
这位Mazda工程师还表示,小排量涡轮增压引擎的盛行只不过是“试图从一个很小的可操作方面去获得更好的燃油经济性和引擎效率”。这些引擎能够在测试中达到很好的油耗数据,但在实际使用中却并非如此。
他们对迄今为止旗下排量最大的2.5升引擎追加涡轮增压,只是为了模仿排量更大的引擎的低速扭矩,其主要的目的并不是为了提升燃油效率。
在Reuters的一次采访中,Renault的前动力部门总监Alain Raposo曾声称,他们已经达到了削减排气量的极限了。他还表示:“我们用来降低引擎排气量的技术已经无法继续让我们达到排放标准了。”
尽管Volkswagen对此没有发表任何言论,但他们确实用排气量更大的1.5升TSI引擎(代号EA211 Evo)取代了1.4升的TSI引擎。
不过,本文的主题并不是要贬低涡轮增压器,它们也有自己的优点,能够有效地提升小排量引擎的动力和扭力。
但是采用涡轮增压方案也需要做出妥协,比如响应迟滞和声浪,在这些方面,NA引擎仍旧占据上风。此外,后期的保养、路税和长期可靠性也是一个方面,但这并不是我们今天的主题。
最后值得一提的是,用电动马达来补偿内燃机的混动方案,已经不仅仅是减少油耗的一个手段了。相反,电气化也能为车辆的性能带来显著的提升。
众所周知,电动马达在任何速度下都能够瞬间输出最大的扭力,所以谁敢说汽车厂商们不会放弃涡轮增压器,改用电动马达呢?
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