为什么顶级跑车都在用的机械增压技术，被涡轮增压干掉了

导语：近期，上汽大众动作不断。先是官宣了全新途昂Pro，紧接着又亮相了上汽奥迪A5L。这两款车燃油车为了彰显自己“还未老去”的姿态，均搭载了大众集团新一代2.0T发动机——第五代EA888（EA888 Evo5）。

那么从这款发动机的动力参数来看的话，它的表现也确实不错。200kW的功率储备、400N·m的扭矩储备，的确很好、很有精神。

不过大家有没有想过一个问题，那就是在内燃机“穷途末路”的时代，技术市场变得越来越卷，但是大家的技术路线却越来越单一。大众、宝马、福特这些油车老玩家，几乎集体抛弃了机械增压结构，转而全面投降涡轮增压的怀抱。

那么，出现这种现象的原因是什么？今天，我们就来聊聊机械增压和涡轮增压两种技术。

首先，搞清楚燃油发动机为何需要增压

关于发动机的工作原理，笔者不想过于赘述。首先是知识面有限，其次是篇幅有限。

内燃发动机的工作过程，我们可以把它形象化地分为四个步骤。

第一，发动机需要先喝一口油，再吸一口气。第二，燃油和空气在肚子（气缸）内部完成混合与压缩。第三，油气被混合、压缩之后，火花塞再来点个火、放个炮仗，此时气缸内由于出现了爆炸，所以活塞会被推动，从而产生动力。第四步，气缸再把内部残留的废气排放出来，就像我们人类吃饱了也得排泄一样。

从这个过程来看，我们可以得出一个结论：发动机气缸容量越大，就能吸收更多燃油、更多空气，从而输出更强的动力。当然，这也是大排量多缸数自然吸气发动机动力强劲的主要原因。至于代价嘛，就是提升油耗、增加污染物排放。

不过在这个追求节能环保的时代，很多工程师想让发动机的力量变大，同时也想降低排放和油耗。这个时候，气缸的容量就不能变大、数量也不能增多。

怎么办呢？工程师有的是办法。

最流行的一个方案，就是在发动机气缸个数和容量不变的情况下，增加进气量。通过增加进气的方式，再增加一点点燃油，油气混合浓度就会不断增高，从而在缸内引发更剧烈的爆炸，最后就实现了动力增强的效果。

所以，很多发动机只要带上了“增压”两个字，那么它们的性能大概率就不会差。比如大众的1.5T发动机，它能输出160Ps马力，动力性能几乎相当于以前的日系2.0L自吸发动机。

那么在搞明白发动机为何需要增压之后，我们再来聊聊涡轮增压和机械增压到底有啥区别。

涡轮与机增，差异在何处？

说白了，涡轮增压和机械增压，就是殊途同归的两大技术路线。它们的方案都是让发动机进气量增大，从而爆发出更强的动力。只是在具体形式上，两者有一些不同。

下面这张图，是涡轮增压的结构：

简单来说，涡轮增压器的主要结构就是两个连在一起的扇叶，并且通过废气进行驱动。在废气推动前端扇叶的时候，涡轮增压开始旋转。在旋转的过程中，后端扇叶可以吸入大量的新鲜空气，最终为发动机进气侧提供比自吸发动机更大的进气量以提升动力。

所以，涡轮增压发动机要想动力更大，就得增大叶片尺寸和叶片角度。不过在应用过程中，大尺寸、大角度涡轮增压器往往面临着一个问题，那就是尺寸越大阻力越大。特别是在发动机低转速的时候，发动机本体不会产生太多的废气，从而导致涡轮旋转速度比较慢，进一步就会减少进气量，从而造成低扭不足、动力陡然变大的问题。

对于这个问题，机械增压表示“那都不是问题”。

机械增压系统，其实是一个空气增压机。这个增压机通过皮带与发动机曲轴连接，在发动机启动的一瞬间，这个空气增压机就会开始旋转，并且与发动机转速保持一致。

比如在发动机转速800转的时候，空气增压机也会以800转的速度转动并且增加进气压力；而在发动机转速3000转的时候，空气增压机的转速也是对等的，不会出现发动机低扭不足或者扭矩输出不够线性的问题。

不过，机械增压也并非没有缺点。

由于增压器是直接由发动机曲轴带动的，所以在驱动过程中，发动机需要分出一部分的动力给机械增压器。此时，增压越狠，它消耗的发动机动力就越多。在以前，有很多机械增压发动机的转速上升到5000转以后，机械增压器反而会拖累发动机，并且油耗也更高。

既然各有优缺点，为何机械增压还是输了？

这样来说吧，并不是机械增压输了，而是涡轮增压技术的薄弱点越来越小了。

在十几年前的时候，很多车企为了规避涡轮增压低扭迟滞、机械增压高转发力且耗油的问题，会采用机械增压+涡轮增压的双增压方案。

这一方案，就是让发动机在低转速的时候采用机械增压的形式，而在高转速阶段采用涡轮增压，从而让发动机性能更强、动力输出更线性。比如大众EA111 1.4T发动机，就采用了这一类方案。

但很可惜的是，这种双增压方案的动力表现虽然很好，但对于车企来说成本过高。在这个人人都对车价比较敏感的时代，机械增压+涡轮增压的形式也逐渐被淘汰掉。

至于取胜的为何不是机械增压，原因出了成本问题外，更多的还是涡轮增压技术的升级空间更大一些。

之前我们说到，传统涡轮增压技术面临一个两难问题，即涡轮尺寸增大，动力会增强但是低扭和动力线性程度会有损失；而涡轮尺寸如果太小，发动机低扭和动力线性表现虽好，但它的极限动力也就不是特别高了。

为了规避这个问题，车企可谓各出奇招。有人使用一大一小双涡轮来改善，但这个方案的成本还是比较高，对车企和消费者来说都不是太划算；也有人通过电机给涡轮助力，在发动机低转速的时候用电来驱动涡轮，从而保证发动机进气量，这个方案还行，但是电气设备肯定没有机械设备可靠。

而大众第五代EA888发动机，在设计的时候就比较聪明了，它采用了VTG涡轮结构（可变截面涡轮）。

首先说明啊，VTG涡轮结构并不是大众品牌或奥迪品牌的首创技术，它最先是由保时捷设计出来的，随后才下方给大众牌和奥迪牌。

那么VGT涡轮结构，就是在涡轮叶片尺寸不变的情况下，实现叶片角度可变。譬如在低转速的情况下，涡轮叶片角度比较小，此时涡轮阻力很小，能够显著降低涡轮迟滞的问题；而随着发动机转速越来越高，涡轮叶片的角度也会越来越大。更大的角度，能够产生压缩更大量的空气，从而为车辆整体带来更强的油耗。

除了重新设计涡轮以外，大众第五代EA888这种面向新能源时代的发动机，也在通过500Bar高压喷射技术、米勒循环技术在不断地提升热效率、降低油耗。至于这些细节技术，我们以后有机会再讲，毕竟今天的主题就是探讨发动机增压技术。

阿川说车

其实到这里，我们再回过头来看，汽车燃油发动机历经了这么一百多年的发展，其实依旧可以迸发出新的活力。不管是涡轮增压技术还是机械增压技术，它们的设计都非常巧妙。更为重要的是，内燃机技术还在持续突破，带来更高性能、更省油的体验。

最后，作为一名燃油爱好者，我必须要说一句：燃油车还远没到奏响挽歌的地步，机械结构与电气化技术结合的巅峰时代也即将到来。