遇到渦輪增壓到底更省油還是更費油？渦輪強不強？數(shù)據(jù)見分曉！這個問題怎么辦？車友們有沒有什么好的辦法嗎？
提問者: 單蓮宗 | 2020-01-09 2230
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這樣的發(fā)動機到底省油還是費油？
這幾天泰哥連續(xù)查閱了許多資料，在上周末請教了邁凱倫的機械工程師后得到了許多有用的線索和資料，今天就來聊聊渦輪增壓的動力和油耗的這些事。
渦輪增壓始終離不開“能量守恒”
在開始今天泰哥“上課硬科普”之前，首先得先和老爺們聊聊渦輪增壓的基本原理，以便后面所有的知識老爺們可以簡單理解。
所謂的渦輪增壓技術（也就是老爺們常說的“帶T”），就是用用一個離心式的渦輪風扇往氣缸里泵更多的空氣，配合等比的燃油，明顯提高發(fā)動機功率的方案。
加渦輪≠性能飆升油耗不變
由于進氣量的增加，所以同樣條件下渦輪增壓發(fā)動機的氣缸的工作壓力、溫度都會提高，也意味著更容易發(fā)生爆震。一臺自然吸氣的發(fā)動機裝上渦輪需要做什么動作呢？很簡單，降低壓縮比和縮短點火提前角。
舉個前兩年老爺們特別熟悉的案例，寶馬320i和328i的發(fā)動機都是2.0T，很多人天真地以為320i刷個程序就可以成為328i，其實發(fā)動機是不一樣的，比如壓縮比。盲目提高320i的增壓值的話，爆缸就基本沒跑了。
所以總的來說，無論發(fā)動機怎么改裝如何堆料，只要燃燒效率不高，油耗一定是高的。簡單來說，渦輪增壓一定會比同排量自然吸氣更費油，而且增壓值越高越費油，能量守恒沒人會質疑了吧？
增壓省油，主要靠砍排量
看到這許多車主老爺已經(jīng)坐不住馬上就要噴我了。現(xiàn)在滿天下的1.XT的發(fā)動機，既省油動力又夠用。我說的這個渦輪增壓發(fā)動機費油這件事一看就是騙人的，民科生又來吹自己多專業(yè)了。
其實老爺們有這種想法也沒毛病，但有一個主要問題被忽略了。那就是，渦輪增壓發(fā)動機的排量越做越小。
小編打算把今天的寫成兩部分，想粗淺了解的，記住結論就可以返回了；接下來的篇幅，寫給渴望充電的老爺們，別怕純技術風格未必，智商正常的就木有閱讀障礙。
高中學歷就能看懂的“萬能”圖表
首先，先從專業(yè)嚴謹?shù)陌l(fā)動機分析，所有主機廠也好車評人也罷，都需要一張直觀可見的數(shù)據(jù)來支撐。畢竟空中樓閣開嘴炮人人都會，真打算讓你解微積分了做畫幾何了才是真本事一樣。
而發(fā)動機牽涉到多個高等學科的東西如何簡單化呢？我想只有一個辦法能說清楚了，那就是：發(fā)動機的“萬有特性表”。
是不是看起來生澀難懂？
通過二維數(shù)據(jù)表來反應發(fā)動機工況數(shù)據(jù)，不是所有車主老爺們都是數(shù)學天才或者專業(yè)畢業(yè)，所以今天泰哥同樣用這張表換個方式更老爺們重新說說其中的原理，哪怕還沒看懂，至少能拿著圖去“增加自己裝×量”也不是不好嘎嘎！
在許多車主老爺們心里，發(fā)動機的參數(shù)就是功率（即馬力）還有就是扭矩參數(shù)。但實際上發(fā)動機工況只有兩種參數(shù)可用，一個是轉速，另一個是扭矩。
那我們接下來就用這兩個數(shù)據(jù)畫一張圖，水平軸顯示發(fā)動機轉速、縱軸顯示發(fā)動機扭矩，然后將我們常用的發(fā)動機工作時速標個點，大概就是下圖這樣。
小學文化基礎就夠了
然后我們想象一下車正在馬力機上面，將油門踩到底后就會形成同樣一張二維的圖表，測出發(fā)動機每個轉速下對應的扭矩有多大，對應的標點后就能形成一個曲線，那就是發(fā)動機的能力極限了，稱為“外特性曲線”。
曲線以下，全部OK；曲線以上，動力荒蕪
那發(fā)動機的動力曲線有了就好了呢？別忘了我們今天聊得是油耗和動力，所以必須要將油耗也加進去。于是原本的數(shù)據(jù)表里就需要在外特性曲線下方加上油耗數(shù)據(jù)，曲線以下的區(qū)域劃分成幾百上千個格子（工作點），將每個油耗數(shù)據(jù)填入格子后就成了這樣的圖。
寫滿油耗的外特性曲線圖張這樣
看到這許多老爺們要說了，這尼瑪一堆沒啥規(guī)律的數(shù)據(jù)怎么看？玩人呢？
泰哥這就給一個提示，地圖上怎么話山的？沒錯！等高線！老爺們將每個格子里的數(shù)據(jù)都想象成一座山行了。
萬有特性圖就是這么簡單
最小的那個圈圈，就是油耗最低地帶，燃燒效率最高。任意駕駛風格和工況，都可以在圖上找到對應點，并判斷有多費油。
例舉幾個常用工況，對應的油耗分布
看到這可能有老爺就搞不懂了會誤解，為啥看上去120km/h比80km/h更省油？這個又牽涉到其他問題了，對于今天的只聊發(fā)動機老爺們只要知道等高線等效于發(fā)動機工作效率即可。工程師希望車子更加省油，就會盡量把常用工作點設計在最佳油耗區(qū)附近。
如果你搞懂了萬有特性圖，那好，我們繼續(xù)聊“帶T到底費不費油”。
渦輪增壓對油耗變化的影響
我們假設下面是一張2.0L某德系自吸發(fā)動機的萬有特性表來舉例說明
這臺發(fā)動機很厲害，在測試中輸出可以超過200Nm，牛米數(shù)能超排量100倍的發(fā)動機很少的哦~。
如果經(jīng)常跑120km/h，換擋點不低于3000rpm，那么你的行車常用工況區(qū)域大致是下圖這樣的。如果很少上高速，不到2500rpm就升擋了，常用區(qū)域就只有下圖陰影的1/4那么大，而且更靠左下角。對于時不時地板油一下，拉個高轉速超車，都不是能夠長時間持續(xù)的，這里不作為常用工況考慮。
如果工程師給這臺發(fā)動機加上渦輪，發(fā)動機峰值扭矩提升到255Nm，那么這張圖就變成下面這樣了：
2.0T常用工況的分布位置
增壓后的發(fā)動機，等油耗曲線其實是差不多的，最佳油耗區(qū)還在原位，只是外特性曲線以上又擴出去一些“新區(qū)域”罷了。發(fā)動機之外的其他地方如果都不變的話，那么常用工況區(qū)域也不會變。
前面提到了，降低壓縮比來抑制增壓帶來的爆震，一些工況下還會縮短點火提前角角，這些措施都會降低燃燒效率，增加油耗，如果老爺們仔細對比上面兩張圖，會看到等高線上的油耗數(shù)值，是有細微差別的。
于是，結論來了，如果單純在原有發(fā)動機上加渦輪，其他都不變，駕駛習慣也不變，油耗會有所增加，因為發(fā)動機效率下降了。而現(xiàn)實中，駕駛者感覺動力充沛，更舍得踩油門，陶醉和炫耀推背感，實際的綜合油耗則會更高。
小排量增壓是無奈產物
簡單地加一個渦輪，動力強勁了，油耗卻上去了，工程師怎么辦呢？于是小排量增壓就來了。下面這臺1.5T，可以理解成2.0T發(fā)動機縮小25%后的產物，這種等比縮放，經(jīng)常用于發(fā)動機設計開發(fā)。那么就可以直接把前面那張2.0T的萬有特性圖，縱向壓扁25%，得到1.5T的版本，峰值扭矩仍是200Nm出頭，油耗值也會相應低一點。
1.5T發(fā)動機的萬有特性圖
可能你還看不出更多端倪，不急，把常用工況區(qū)域加進去，就豁然開朗了。
常用工況的分布位置
由于油耗等高線向下整體“壓扁”，最佳油耗區(qū)終于進入了常用區(qū)域。所以增壓后要油耗回歸，還得啟用小排量，因為小排量發(fā)動機的最佳油耗區(qū)更靠下，或者說“更接地氣”。
變速箱對油耗的影響
所以老爺們仔細想想就能夠明白了，省油的終極目標就是要讓“最佳油耗區(qū)”和“常用工況區(qū)域”遇到一起。懂變速箱讀者可能會問，為什么不通過更改變速箱的齒比，抬高后者，去將就前者呢？
通過降低主減速比改善油耗
這里涉及到一個儲備扭矩的概念。降低主減速比，在同樣行駛狀態(tài)下，發(fā)動機會更費力，整個常用工況區(qū)域的確會向上拉伸，直到覆蓋最佳油耗區(qū)（如上圖，主減速比從4.5變?yōu)?.3）。這樣的確會比較省油，但是工作點太接近外特性曲線，在你需要加速超車時，就會發(fā)現(xiàn)動力不夠，車子肉更容易遭吐槽。
為了聊清這個話題，泰哥花了4天時間來畫這樣的11張圖，雖然看起來生澀難懂但還是挺有看點的。至于1.5T達到2.0L自吸的效果，如果技術再NB一點，繼續(xù)下探排量到1.4T、1.3T，“接地氣”效應就會更明顯，油耗也會更出色。
而現(xiàn)在的3缸機的出現(xiàn)就是為了讓發(fā)動機更小，機油、冷卻液更少，熱損失更小，熱車過程更快，輕量化繼續(xù)帶來燃油經(jīng)濟性。
現(xiàn)在聊增壓機，還是多聊聊直噴和小排量等節(jié)油措施，至于單獨聊“增壓”油耗是沒意義的，關于帶T省油還是費油的爭論，到此為止。
回答者: 溫清英 | 2020-01-09
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