渦輪增壓發動機是否比自然吸氣發動機使用壽命短?

汽車使用的發動機型別被認為有三種,分別為

自然吸氣(NA)

渦輪增壓

電機

這樣的分類方式是錯誤的,前兩種都屬於內燃機,TURBO&NA只是用於區分內燃機的進氣方式而不是型別;很多汽車愛好者好奇哪種發動機的使用壽命長,無非是關注了某個以NA為主的車系,但為什麼沒有想過其他四個合資車系和國產汽車均以增壓技術為主,難道少數的選擇才代表正確?顯然這是沒有說服力的。

下面就來簡單瞭解一下內燃機的兩種進氣方式的差異,以及是否會影響使用壽命吧。

渦輪增壓發動機是否比自然吸氣發動機使用壽命短?

「內燃機」指燃油在機體內部氣缸中燃燒做功的熱機,燃燒會產生熱能,透過機械結構將人呢過轉化為機械能(動力)的機器就叫作內燃式發動機;燃燒燃油的基礎是空氣中的氧氣,標準氣壓的空氣中含有20。94%的氧氣、海拔越高氧濃度越低,所以在高海拔區域的內燃機動力會下降,因為氧氣太少、燃油燃燒充分性下降,說白了就是燃燒等量的燃燒而產生的熱能減少了。

不過氧濃度越低、燃燒充分性越差,燃燒產生的火焰溫度也會更低,氣缸內的壓力當然也會隨之下降。

圖1、不同海拔對應的氧濃度標準

渦輪增壓發動機是否比自然吸氣發動機使用壽命短?

圖2、不同氧濃度對應的燃燒火焰溫度

渦輪增壓發動機是否比自然吸氣發動機使用壽命短?

至此可以得出一個結論·增壓技術會提高內燃機的“壓力”

自然吸氣是指透過內燃機執行時產生的負壓(吸力)吸入空氣,吸入的是對應海拔標準氧濃度的空氣;然而最高不過是接近21%,這個濃度著實不算高,燃油燃燒的充分性當然會比較差——可以理解為固定做功時間內燃燒充分性的程度太低,咱們就假設它為21%。

內燃機(自然吸氣)+渦輪增壓器=渦輪增壓發動機

所謂的增壓機的本質首先是自然吸氣,在其基礎上增加一套增壓器才有了這種機型;增壓器的本質是“壓氣機”,NA執行時會產生非常高的高壓氣流(排氣),這個氣流可以驅動增壓器連線排氣歧管的廢氣渦輪使其達到高轉速。在進氣道位置還有一個壓氣機的渦輪,與廢氣渦輪剛性結合、轉速相同。

渦輪增壓發動機是否比自然吸氣發動機使用壽命短?

高轉速的渦輪會壓縮排氣道中的空氣,同時提升負壓吸力;那麼增壓機就有了自然吸氣和主動壓縮排氣兩種方式,空氣經過壓縮之後會提升氧含量,隨即提升的就是燃油燃燒的速度,在做功時間不變的前提下就是提升了燃燒充分性。那麼消耗相同的燃油會產生更多的熱能和更大的壓力,對於內燃機的使用壽命會不會有影響呢?

理論上是肯定會有一些的,可是內燃機的各個零部件的標準就不能提升嗎?答案是否定的。壓力升高則使用對應標準的鋼材、密封材料、潤滑油和冷卻系統,增壓機仍舊可以將執行溫度穩定於NA相當的標準線上;內燃機執行的溫度在90-110℃之間,兩類機型基本都在這個範圍內。

渦輪增壓發動機是否比自然吸氣發動機使用壽命短?

高成本的增壓機為什麼能夠普及?

對於車企而言那是恨不得不給汽車裝備發動機就能跑的,造車成本控制要精確到一顆螺絲釘;似乎因多出一套增壓器而要提升所有零部件標準的增壓機不是理想選項,但節油減排和雙積分決定了只有這種技術還有繼續使用的價值。

渦輪增壓技術的初衷不是為了提升效能,而是為了降低油耗!——增壓技術實際為增氧技術,壓氣機就是空氣壓縮機;增氧提高的是燃油燃燒充分性,能在不增大噴油量的提前下提高熱能,可以理解為更大程度地壓榨燃油的“潛能”。透過這種技術增大了扭矩,扭矩×轉速÷9549=功率,提高扭矩就是提高了加速能力和極速,但卻不需要提高噴油量,油耗自然會降低。

渦輪增壓發動機是否比自然吸氣發動機使用壽命短?

這種技術一旦被某些車企率先使用,其低油耗的優勢就會有效提升產品競爭力,隨後必然引起效仿;而燃油作為不可再生資源是要能省則省的,節油減排已經是全球汽車行業的主要話題,在國內有雙積分制度,指企業燃油平均消耗量的積分。降低車輛油耗可以獲得積分,反之則要購買或透過新能源汽車的產銷獲取積分,前者成本太高、後者需要相當的技術儲備,於是節油也成為了車企的主要話題。

這就是為什麼渦輪增壓發動機的成本即便更高也會被認可的原因,至於仍然有些說法指向增壓機“不耐用”,這無非是一些造不好增壓機的車企的抹黑而已;即便是渦輪增壓器的使用壽命也很長,標準已經與發動機總成相當。如果不相信的話可以去汽配市場或維修廠問一問,大部分易損件都會有備件,而渦輪增壓器卻基本沒有。

渦輪增壓發動機是否比自然吸氣發動機使用壽命短?

結語:渦輪增壓發動機的使用壽命無需擔心,後期的保養成本也與自然吸氣發動機沒有什麼區別;需要使用全合成機油但可以用到10000公里,綜合節省的工時費用和機濾,實際要比使用半合成機油、以短週期更換的NA機型更划算。

不過使用壽命最長的不是內燃機而是電機,電機沒有磨損、沒有振動、 沒有高溫的問題,執行中不需要機油潤滑,只要不碰撞則基本不會損壞;所以內燃機終將被電機取代,渦輪增壓機會是最後一代內燃機。

渦輪增壓發動機是否比自然吸氣發動機使用壽命短?

編輯:天和Auto-汽車科學島

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