涡轮增压和自然吸气发动机的利弊
1,同等排量条件下,涡轮增压发动机能够输出相比自然吸气更高的扭矩、功率,动力会更加强劲。但是在高原地区,由于空气稀薄,自然吸气动力会明显变弱,但涡轮增压发动机进气量大,影响比较轻微。
2,涡轮增压的原理是增大进气量,喷油量也将增加,所以并不能省油,甚至同等排量下,涡轮增压更耗油。
3,自然吸气发动机平顺性更好,动力输出比较线性,小排量涡轮发动机和大排量自吸相比,中后段加速是先天弱势。
4,涡轮增压发动机养护成本普遍比较高,跟自然吸气发动机相比,机油的品质要求更高。
5,虽说现在涡轮能和发动机同寿命,但是特别在城市道路中,涡轮增压器开合过于频繁依然会影响涡轮寿命。
曾经日本车企再7、80年代也是涡轮横行,相比于那个时代,现在的涡轮品质和耐用性得到了很大的提升,但是日本车企讲究的是省油耐用低养护,这也是日系车没有像德系车一样全系涡轮的根本原因。个人觉得自然吸气依然是家用车最好的选择。
以现在的技术1.5T发动机动力输出已经可以接近200马力了,而中国市场动力输出最大的2.0升自然吸气发动机,也不过只有170马力。
历史上动力输出最强的2.0升自然吸气发动机,应该就是本田S2000的F20C发动机了,日本版最大动力输出可以达到250马力。
不过这款发动机的缺点也是非常明显的,其并不算强劲的218牛米最大扭矩,需要转速达到每分钟7300转时才能全部输出,这显然是不太适于日常驾驶的。尽管后来本田在改款S2000中使用了排气量加大到2.2升的F22C发动机,但微有提升的最大扭矩依然需要到6500转/分的转速才能达到。
为了保证高转速下的可靠性,这款发动机还采用了很少见的正时链条、齿轮混合式气门驱动机构,这种机构虽然源自于F1赛车发动机,但缺点却是噪音较大。最终迫使本田放弃自然吸气高性能发动机的,当然还是越来越严格的环保法规和全球对节能的要求。通过拉高转速来提高自然吸气发动机动力性能,最大的问题就是无法获得较低的油耗。
因为正常的自然吸气发动机实用转速一般不超过4000转/分,最高转速一般都不会超过7000转/分,大部分人开车可能发动机转速连3000转/分都很少超过。对于高性能自然吸气发动机来说,处于这一转速范围之内,在动力和扭矩输出方面很难优于同排气量的非高性能机型。
而想要获得更强的动力就必须拉高转速,更高的转速就要喷出更多的汽油,这就是采用混合汽油喷射等新技术的丰田86、斯巴鲁BRZ的4U-GSE发动机,无法符合CAFC(乘用车企业平均燃料消耗量核算办法)政策限定油耗的原因。凯美瑞同排气量的6AR-FSE发动机也只能符合2015年的这一标准,代价就是最大动力输出只能做到167马力。
只有涡轮增压技术才可能在小排量的情况下,仅在很低的转速就能达到绝大部分动力和扭矩输出,也只有这样才可能实现很低的油耗。不过既然是内燃机就必须消耗燃料,能量守恒定律也注定不可能动力无限增长,油耗无限降低。
尽管丰田、马自达等日本汽车厂商都在极力挖掘汽车发动机的热效率,但这种挖掘同样不可能一直进行下去。与其用治标不治本的方法,去拼命实现那极难实现的不现实低油耗,不如把心思放在真正能解决出行困难的新能源技术上来,新能源技术并非只有电动,因为电动汽车显然也不是可以治本的。
随着发动机制造技术的不断突破,涡轮增压+缸内直喷技术在小排量经济性车型上得到广泛的使用,各大汽车厂商在1.4、1.8、2.0排量下足功夫,发动机动力参数不断上升,油耗不断下降,涡轮增压发动机也受到了热捧。
有利就有弊,光看见贼吃肉没看见贼挨打,涡轮增压在提升动力的同时,也带来了机油、防冻液处在高温的工作区间,火花塞的损耗和机油、防冻液的衰减周期、积碳的形成速度、发动机的磨损都高于同排量的自吸发动机。
涡轮增压发动机的养护不容忽视,但是有别于自然吸气发动机,要想get到涡轮引擎的保养重点,首先就得了解它的关键技术。
点火技术之火花塞的保养
我们以奔驰的小排量2.0增压发动机M274为例,这款发动机被用于奔驰A级、B级、C级、E级轿车,CLA级轿车以及型号为GLA、GLC的SUV,此外还包括英菲尼迪QX30、Q50等奔驰共享平台的车型上,波及范围很广。
这款发动机应用了“Blue DIRECT”奔驰的第三代汽油缸内直喷技术,一个冲程内:五次燃油喷射+1毫秒内实现四次电火花释放。
M274第三代燃油直接喷射系统应用了快速多重放电点火技术(MSI):这种技术第一次火花放电后紧跟着一个迅速的燃烧过程,发火线圈立刻充电后完成第二次火花放电,以此类推下去,多重放电点火系统在一毫秒内可以连续完成四次火花放电。
通俗的讲,这种点火技术能够调整点火时间和燃烧过程,可以减少燃油损耗量。反过来讲,多重点火的火花塞相比传统的单次点火的火花塞寿命要相应短一些,涡轮增加缸内压力比较大,另外温度也会比自然吸气高,所以老化断裂的可能性高,所以更换周期会缩短。即同样材质的铂金火花塞,单次点火的寿命假如是8-10万公里,那么对应的多重点火的火花塞寿命估计也就在2-2.5万公里之间。奔驰给出的2万公里更换一次火花塞的说法是合理的。
喷射方式之油路的清洁
四缸“Blue DIRECT”发动机配备了第三代汽油直接喷射装置,并采用了喷雾引导稀薄燃烧技术。最新研发的压电式喷油器使得每个动力冲程循环可以完成最高五次的喷油操作,有助于形成最佳的燃气混合物比例和云雾形状,从而最优化燃烧过程,提高燃油效率。
这种高精密喷射技术对汽油的要求很高,基于我们国家的燃油品质,大家平时保养要时常注意保持喷射系统的清洁,避免汽油中的胶类物质阻塞。建议直喷车型可以2500-3000公里左右添加汽油系统清洁剂。
涡轮技术之机油保养
增压的结果是气缸的容积率得以改善,从而增加了发动机的扭矩和功率。M274增压系统的主要原件是一个单级涡轮增压器,能承担1050度的高温,作为一个模块焊接在发动机测的排气歧管上。M274采用低惯性涡轮增压器,最大限度减缓涡轮迟滞。
涡轮引擎的高温环境对于机油的要求自然也很高,所以选机油的时候一定要考虑发动机的特点。
1、在HTHS高温剪切力的参数选择上,数值要高,至少大于3,保证机油在较高工作油温区间保证润滑。
2、在TBN、灰度参数选择上,新车,低灰度全合成机油,TBN可以在6-7之间,低灰度机油可减少金属盐沉积物的生成;4万以上建议全灰度机油,增加机油的清洁功能。2万辅助缸内积碳清洁,在连续使用汽油添加剂G17之类的抑制品后添加纯度较高的PEA产品清洁积碳。
3、选择400度测试机油抗氧化能力强的机油保证其润滑能力。