为什么涡轮增压发动机的热效率比自然吸气发动机低？

不少人想知道关于为什么涡轮增压发动机的热效率比自然吸气发动机低？和涡轮增压汽车转速，接下来让小编为你详细讲解吧！

现在路上有很多涡轮增压发动机，大多数汽车爱好者可能都熟悉机械增压发动机。由于增压器具有强大的性能和燃油效率等独特的特点，它们开始流行并迅速占领市场，而如今，配备自然吸气发动机的汽车在市场上越来越少见。但关键是增压器的热效率普遍不如自然吸气发动机，那么省油的增压器理念可持续吗？

需要注意的是，如今自然吸气发动机的最大热效率可以达到甚至超过40，而涡轮增压发动机的最大热效率往往只有37左右。为什么要涡轮增压发动机的最大热效率？自然吸气发动机如何才能实现超过40的热效率？其实原因很简单，自从双循环概念引入以来，自然吸气发动机的热效率有了很大的提高，包括米勒循环和阿特金森循环的引入。那么这两个周期代表什么呢？

缩短压缩冲程，增加膨胀积累并在每个周期执行更多工作。

其实这就是米勒循环和阿特金森循环能够达到更高热效率的原因，我不知道为什么增加膨胀行程可以做更多的功，但不管怎样，工程热力学教科书上是这样写的。效率推导公式如下图所示，上图为奥托循环，下图为阿特金森或米勒循环。结果可以看到，当参数匹配时，下图的推导方程比上图更大，效率更高。这是当今自然吸气发动机获得高热效率的关键。

当然，创建压缩冲程小于膨胀冲程的内燃机硬件结构相对复杂，因此如今这一概念通常通过气门机构系统来实现。如果硬件结构无法实现这一点，可以通过其他方式实现，例如提前关闭进气阀，减少吸入空气等。或者，进气门滞后并关闭，当活塞向上移动时，一些空气被挤出气缸，导致气缸内留下较少的空气和较少的燃油喷射。这个动作相当于缩短了压缩冲程，但膨胀冲程保持不变。

举个简单的例子，某气缸的容积为05L，活塞行程为86mm。当气缸内有05L混合气时，活塞压缩行程可行程86毫米。而如果气缸内只有03L左右的混合气，则活塞的实际压缩行程为86mm06=516mm，而膨胀行程仍为86mm，因此无法减少。这是否意味着压缩冲程小于膨胀冲程？所以，由于这是阿特金森或米勒循环的高热效率的一个特点，所以今天的自然吸气发动机往往具有高热效率。涡轮增压发动机则相反。

当施加正压时，增压器的压缩冲程大于膨胀冲程。

在自然吸气发动机中，05L气缸最多可容纳05L混合气，通过提前或晚关闭进气门排出部分混合气，可以缩短压缩冲程。但对于恒压增压发动机来说，容量为05L的气缸可容纳075L以上的混合气。如果说减少每个循环的预压缩混合量会缩短实际压缩冲程，那么增加混合量就相当于增加实际压缩冲程。因此，对于采用正压的增压发动机来说，实际的压缩冲程实际上大于膨胀冲程，这与阿特金森或米勒循环的特性正好相反。

因此，涡轮增压发动机的增压系统启动后，压缩冲程大于膨胀冲程，因此最大热效率无法与自然吸气发动机竞争。当然，也有双循环增压发动机，但归根结底，所有涡轮增压发动机都具有自然吸气特性。增压时是否可以缩短压缩行程？这是可能的，但如果这样做为什么要增加压力呢？超级充电变得毫无意义。增压不是意味着气缸可以容纳更多的空气、注入更多的油、做更多的功、获得更大的扭矩吗？

增压器的热效率不如自吸式，那为什么说它燃油效率高呢？

讨论增压器的燃油效率，有一个条件就是排量必须比自然吸气发动机小，但比较相同排量只是简单的论证。如果对比相同的排量，我们可以简单理解为增压器更耗油，但如果对比相同的功率参数，增压器更省油。在相同功率参数的情况下，机械增压发动机的排量很可能比自然吸气发动机要小。那么热效率的差异如何补偿呢？实际上，这是最大热效率和平均热效率之间的博弈。

内燃机在负载低的时候效率很低，负载太高的时候效率仍然很低。只有在中、高负荷工段才能达到最高热效率。我们通常所说的40和38只是最高的热效率。一台发动机不是平均热效率，而是可以长时间保持峰值热效率，在台架测试中达到理想的燃油经济性，但如果发动机安装在汽车上呢？我不能肯定地说。这一切都取决于路况。自然吸气发动机的理想负载通常需要2500rpm或更高的速度。

增压器怎么样？我们都知道增压器的扭矩性能在低速时，扭矩与负载成正比。即增压系统的辅助进气可以让发动机在很低的转速下实现多次燃油喷射，负载往往在1000转以上就达到理想状态。这就呈现出一个非常有趣的现象自然吸气发动机往往具有较高的峰值热效率，但城市日常行驶速度长期被在1700转左右，无法达到更高的热效率33-35。

增压器在城市路况下1500-1700转/分的转速范围内达到理想转速，热效率达到峰值37或38。这个时候，热效率最高的优势不就体现出来了吗？没错，就像田忌的赛马题一样。台架上发动机的燃油效率是由其峰值热效率决定的，而安装在汽车上的发动机的燃油经济性是由路况、速度和负载决定的，即平均热效率。虽然最大热效率低，但平均热效率可能不低。同样，虽然最大热效率高，但平均热效率不一定高。

因此热效率高的自吸内燃机接近半成品，无法避免非理想负载下平均热效率低的缺点，且理想负载与实际路况相差甚远。比较适合构建带有电机的混合机组，并且当负载不理想时，由电机完成运行条件，因此市场上已经生产了许多热效率高的混合机组。这实际上就是我们减小内燃机尺寸的原因，无论是自吸式还是增压式发动机。并不是大排量自吸不能实现高热效率，而是理想负载下的功率输出与实际需求不匹配。

例如，16L、25L、40L自吸机的热效率均为40。16L的理想负载率为1800，25L的理想负载率为2600，40L的理想负载率为3500。那么谁在日常驾驶中省油呢？16L显然更省油，那是因为它具有更好的热效率。日常行驶所需的转速约为1800转/分，在此转速下16L的热效率最高可达40，25L的热效率可达35，40L的热效率可达30左右甚至低于30。因此，决定一辆车燃油效率的就是负载和需求之间的完美平衡，并稳定中间的负载。

当然，这是指日常路况和行驶距离小于120公里，但如果车速是160公里/小时或180公里/小时呢？16L自吸式拉至最大负荷，其热效率迅速降至30以下。高负载下拉25L，热效率下降到30左右。40L正好处于负载的中间，热效率维持在38-40左右。谁省油，谁耗油多？是的，最省油的是40L，最耗油的是16L自吸。是的，这就是小车厢的原理之一行李太多，效率就会降低。总的来说，以上就是多年来内燃机不断增压的原因，放弃最大热效率，提高平均热效率。

增压器的运行速度是多少？一般情况下，如果发动机处于中速，就会在1500转以上启动。事实上，涡轮增压器干预的具体时间与汽车的排量有关汽车排量越大，干预速度越慢。

发动机一般分为涡轮增压和自然吸气两种，使用涡轮增压发动机的车辆时，涡轮增压器是靠机油冷却的，在车冷时启动，所以要注意启动后不要立即用力踩油门。此时机油的状况比较差，如果此时增压器高速运转，磨损会加剧，因此最好怠速等待3分钟左右，直至机油完全润滑。高速运行发动机可以延长涡轮机的使用寿命。如果是手动变速箱的涡轮增压车辆，请注意不要拖动齿轮，例如上坡时使用高速齿轮。这样很容易造成发动机严重损坏、火花塞破裂等。

大众汽车的涡轮增压发动机通常以什么速度启动？开机时，根据营销宣传，可能会以1200rpm的转速开机。

然而，峰值扭矩在1200-4000转之间是不科学的。而且，2000~4000rpm的理论最大扭矩并不严格。当涉及最大扭矩时，涡轮机只有在超过2000rpm时才能接合。这意味着，如果涡轮机过早接合，废气很容易使涡轮机“爆炸”。转动惯量小意味着该涡轮机是一个很小的涡轮机，升压值不明显。我应该使用什么类型的涡轮机？不用担心直接自然吸力。默认情况下，赛车涡轮机在4,000rpm之前不会运行。这是因为汽车一到达红色区域就换档。事实上，即使达到最大扭矩，汽车也会加速到更快的速度，因为驱动汽车的是最终的地面牵引力。提高速度可以提供更大的地面牵引力。换句话说，从2000转到3000转的加速不如从3000转到4000转的加速。仅仅查看发动机参数并不是一个好主意。挑出来跑一跑就可以知道是骡子还是马。任何汽车，从0到400米直线加速时，必须在红色区域才能以最快的速度换档，而从1档起步并在4000转时升档只会产生题。这适用于所有汽车。