为何部分高端跑车仍坚持大排量自吸发动机?

很简单,有可能是因为大排量自吸好听或者好看,但是这东西的性能绝对没得吹,如果有人吹大排量自吸发动机的性能或者线性输出快速反应什么的,那就纯属扯了,因为如果从纯粹的性能角度来看,大排量自吸在今天不存在任何的优势只有低功率密度的缺点。

具体说是什么原因嘛,一般情况下,我们知道涡轮增压引擎存在涡轮迟滞,因为涡轮增压器需要时间提高转速,从踩下油门产生废气的压力,温度和总量增加到最后压气机转速上升提升进气压力是需要延迟的,使用机械增压确实没有延迟,因为各种形式的机械增压可以认为压气机和曲轴存在一个固定的转速关系(暂时不考虑多速机械增压的情况),所以说机械增压在中低转速下可以认为和自吸引擎一样很线性。问题在于机械增压需要吃掉不少的曲轴马力,举个比较极端的例子,V1710-126引擎在一万米高度运行时,压气机吃掉的功率和曲轴上输出的马力基本上1:1,两级机械增压器吃掉了1000马力左右,因此实际上机械增压引擎在高转速高输出的环境下最大马力应该是不如同级别涡轮引擎的。

所以我们可以发现,机械增压和涡轮增压都有自己的毛病,不像自吸那样是线性输出且没有压气机大口吃功率,但是这里存在一个问题,也没人限制只能用一种增压方式或者限制涡轮只能驱动增压器啊,而且涡轮为什么要是废气涡轮呢?

比如下图的蓝旗亚233 ATR 18S引擎,有一级机械增压和一级涡轮增压器,3000转以下只使用机械增压,3000到6000转时空气先经过涡轮增压器随后进入机械增压器两次增压,超过6000转时用一个球阀短接通往机械增压器的管路,此时涡轮增压器已经能产生足够高的增压,机械增压器没有空气进入可以认为在空转。如此可见,这种复合增压引擎很明显完全优于一般的自吸引擎,有增压引擎的高功率密度也能靠复合增压的模式实现线性的动力输出。

蓝旗亚233 ATR 18S引擎,清晰可见两组增压器,典型的机械/涡轮联合增压引擎,这里省略了原引擎上的部分管路和中冷器

如果你觉得涡轮增压不行,不喜欢涡轮的声音,没事,这里也有完全机械增压的引擎,而且也没有机械增压的问题,如图,这是一台R3350TC复合涡轮发动机,完全机械增压,有一个二级二速机械增压器。我们之前说过机械增压器在高转速高输出时实际上是累赘,因为增压器吃掉了太多马力,涡轮没这个问题因为涡轮增压器的压气机动力来源是废气涡轮,那么既然如此,让废气里面的马力还给曲轴不就好了,R3350TC的复合涡轮PRT就是这样做的,引擎上面的三个脉冲涡轮PRT单元能回收不少马力给曲轴,在输出最高的型号上使用115/145汽油情况下使用PRT相比不使用的时候输出从2800马力上下提升到了3500马力级别,动力增益达到了700马力左右,可以说大致可以用PRT给曲轴回收的动力完全抵消了机械增压的动力消耗问题。

一台R3350TC发动机,TC指turbo compounded复合涡轮,图中这个生锈的圆形罩子下方就是一个复合涡轮PRT单元,一台引擎有三个,PRT单元可以从废气中回收一定的动能回收之后还给曲轴。

如果觉得这种解决方案不够优雅,没问题,还有高手,Zvezda M503有更优雅的解决方案,这是一种星形,液冷,42缸,127升柴油发动机,一般用于快艇,2200转速输出3950马力,我们可以看到图中M503巨大的特殊增压器,这个增压器的设计特点在于,该发动机具有复合涡轮增压器系统,废气涡轮通过三个液力偶合器连接到曲轴。 压气机叶轮与排气涡轮机叶轮共用同一根轴。 在低转速下,废气没有为涡轮提供动力所需的能量,因此压缩机由曲轴提供动力。 在高转速下,涡轮将为压缩机提供动力并产生 15.8 psi的增压。 多余的动力通过连接压缩机和曲轴的联轴器反馈到发动机中。 空气通过位于压气机和涡轮之间的入口吸入涡轮增压器。可以认为,这一个特殊的增压器结合了上面两种引擎增压器的优势,有PRT那样回收废气能量到曲轴的能力,也有复合增压能力。

Zvezda M503柴油机,很独特的PRT+复合涡轮增压一体的引擎

如果觉得增压压力不够暴力也没问题,这里还有更极端更高性能取向的设计,这里有一台V8X-1500引擎,最大在3000RPM转速下输出1500马力,1700RPM转速下输出最大扭矩4850Nm,这台引擎的特色在于完全不依赖引擎自己增压,根据介绍,该发动机内部的这台特罗姆贝卡 TM 307B 涡轮发动机(源自直升机发动机,使用高辛烷值煤油作为燃料)起到了涡轮增压器、防喘振系统和辅助动力装置的作用,在主发动机关闭时为所有系统提供辅助动力。该涡轮机可提供 7.5 巴的高压和 32.1 巴的有效压力。相比之下,瓦尔蒂萨 RTA96 柴油发动机(世界上最大的柴油发动机)的压力为 18.6 巴。由于使用独立的一台燃气轮机作为增压器动力来源,所需的增压压力和引擎转速以及废气量完全不相关,只要增压器转速起来了理论上能在引擎在很低转速的时候拥有很大的增压压力,这就是为什么仅需八个气缸就有如此巨大的动力和扭矩。

图中下部的圆柱形部分就是燃气轮机和压气机,V8X引擎使用这个独立的燃气轮机增压

所以综上所述,自吸所谓的响应速度快,输出线性的性能优势是完全不存在的,和单独机械增压或者单独使用自吸可能有优势,问题是只要遇到机械/涡轮复合增压,独立燃气轮机增压,带PRT动力回收的机械增压引擎这些设计,这就变得一文不值了,而这类设计实际上不仅不罕见甚至有不少使用案例,这种情况下自吸完全就变得意义不明了。

编辑于 2026-05-07 · 著作权归作者所有