众说车云|论热效率水平，自吸和涡轮增压谁更强？

我来分享一下自吸和增压发动机热效率的区别：
先我们来看看当前发动机的热效率水平
我们看到目前热效率排名最靠前发动机中，热效率最高的几台发动机都是自然吸气发动机，而增压发动机的最高热效率要稍微低一些。
1.丰田最新的2.5L Dynamic Force Engine发动机，采用阿特金森循环，混合动力版本热效率能够达到41% ，非混合动力普通版本，热效率也能够达到40% 。这是目前热效率水平最高的量产发动机了。获得2019沃德十佳。

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2.本田最新发布的雅阁2.0L混动发动机，阿特金森循环加上本田著名iVTEC技术，热效率达到了40.6% 。同样获得2019沃德十佳。

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3.日产2.0T VC Turbo 可变增压比发动机，这是是全球第一款量产可变压缩比VCR发动机。日产公布的信息是热效率38%～39% 。这一发动机是几乎目前量产增压发动机热效率的最高水平了。

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4.大众EA211 1.5T Evo发动机，采用米勒循环加可变截面涡轮增压器VGT ，最高热效率能够达到38.4% 。这一热效率水平和日产的VC Turbo 可变增压比发动机基本持平，也是当前增压发动机的顶尖水平了。

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总体来看，确实从最高热效率角度来看，增压发动机比自然吸气发动机略低。同时，我们还看到，混合动力专用的自吸发动机的热效率往往更高。下图是丰田的研究结果，显示混合动力发动机的热效率更高。

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这里顺便说一下，马自达即将在2019年中量产的Skyactive X发动机。采用超高压缩比和压燃技术，马自达声称热效率能够达到50% 。但是这一发动机的燃烧方式和当前的汽油机完全不同，结合了汽油和柴油机的优势，同时这台发动机还采用了一个机械增压器来给稀薄燃烧提供足够的空气。因此也不能算是自然吸气发动机。这个发动机我们作为特例，这里先不比较。

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二、分析一下为什么自然吸气发动机的最高热效率会比增压发动机更高
1、增压发动机在大负荷会有爆震问题引起点火角推迟，影响热效率。
【众说车云|论热效率水平，自吸和涡轮增压谁更强？】我们可以看到汽油发动机的最高热效率基本出现在中等转速， 80%负荷左右的位置（下图可以看到丰田的自然吸气发动机的最高热效率位置， ★的位置）。

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在这一位置自然吸气发动机的爆震风险很小，可以采用比较大的点火提前角。而增压发动机由于增压器提供了大量的空气进入气缸，因此在提升性能的同时容易产生爆震，必须通过推迟点火提前角来避免爆震，这极大的影响了增压发动机的最高热效率水平（下图可以看到点火提前角推迟将引起很大的效率降低）。

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2、增压发动机在大负荷的泵气损失比较大
泵气损失简单理解就是发动机吸入和排除空气所消耗的能量。增压发动机由于有增压器的存在，确实在小负荷的时候可以减少泵气损失，提高效率。可是在在大负荷的时候增压器要利用排气能量来推动涡轮机高速转动，因此会造成发动机涡轮机前排气背压的提高，从而造成比自然吸气发动机更高的泵气损失。而大负荷才是最高热效率区域的位置，因此这也直接影响了增压发动机的最高热效率水平。分页标题

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三、小排量的涡轮增压发动机是如何省油的
既然涡轮增压发动机最高热效率不如自吸发动机，那么小排量涡轮增压发动机是如何达到省油的效果呢。
这里用到了转移负荷区的概念，也就是用小排量涡轮增压发动机代替同等功率大排量自吸发动机。由于增压发动机可以在低转速实现很高的扭矩，这样通过变速箱速比的调整使发动机在同等输出功率下在更低的转速和更高的负荷运转，这样通过转移发动机运行负荷区的办法来间接的提高发动机实际运行时的效率。可以看出来，这一技术路线发动机的最高热效率并没有的提升。
下面是大众发布的一个研究结果，大家可以看一下如何通过转移负荷区实现降低油耗的目标的。最终在加速性有提升的情况下整车NEDC工况油耗降低了22% 。

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四、为什么同样是自然吸气，混动版本更加省油
我们看到混动版本比普通版本往往更加省油，其原因就是混动发动机由于电机的介入，发动机的工况变得大大的简化，可以只运行在高效率区（下图可以看到本田的混动发动机的运行区间完全集中在高效率区），而且不再需要发动机的高性能，因为电机可以帮助完成加速的瞬态过程。这样的情况下混动发动机可以专注于效率的提升。比如采用更高的压缩比来提升热效率而不用担心由此引起的功率下降。

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