【國王學苑】為何小排量渦輪引擎並不等於超低油耗？

2018-10-04 16:52:27

在環保法規的推波助瀾之下，全球汽車工業朝向小排氣量的渦輪引擎發展，也出現了像是「六缸動力、四缸油耗」這類的行銷口號。然而，當小排量渦輪引擎廣泛應用至市售車款上之後，卻有不少車主發現小排量渦輪引擎似乎沒有汽車製造商說的那麼省油節能。事實上，小排量渦輪引擎不盡理想的燃油效率有其背後原因，這也是本篇【國王學苑】要來為讀者解答的一個議題。

在說明油耗問題之前，先來談談小排氣量渦輪引擎的優點。當引擎從自然進氣V8變成渦輪6缸、從自然進氣6缸縮小為渦輪4缸甚至3缸，最直接的益處就是重量減輕、體積縮小。體積縮小讓引擎室空間配置更彈性，重量減輕則能夠改善車輛的操控與燃油效率。此外，汽缸數減少也代表引擎內部組件更精簡、負擔更少、阻力也更小，因此能夠提升引擎運轉的效率。加上渦輪增壓器能夠為引擎帶入更多空氣進行燃燒，使得小排量渦輪引擎在動力輸出上並不亞於排氣量較大、汽缸數較多的自然進氣引擎。

▲小排量渦輪引擎因為缸數少、體積小、機件較精簡，因此運轉阻力也相對小。

說到這裡，小排量渦輪引擎似乎無論在性能或者節能都擁有優勢。確實，小排量渦輪引擎在低負載、低轉速例如高速公路均速行駛的情況下能夠擁有相當優異的燃油效率，但是當遭遇到需要超車加速、靜止起步這類需要較多動力推動車輛的情況時，就成了影響油耗表現的關鍵。

首先，渦輪引擎因為汽缸壓力以及溫度較高的關係而容易產生爆震的情況，為了避免爆震對引擎帶來的傷害，汽車製造商會使用不同的方式來降低甚至消除爆震發生的機率。這些方式包括了「延遲點火時機」，但是這會導致引擎的效能降低；或者是「降低引擎壓縮比」，但同時也會削弱引擎的性能；不過對油耗影響最大，卻能夠維持引擎最佳效能又能減少爆震機率的方式就是「增加供油濃度」。

當引擎需要提供較大動力、並且達到較高增壓值的時候，供油電腦會為汽缸注入更多的燃油來提升供油濃度，燃油會因為汽化而吸收熱能，汽缸內的溫度也會因此降低，進而減少產生爆震的機會。然而，因為這些額外的燃油並不是用來提供更多的動力，而是用於降溫防爆震的用途，所以使得小排量渦輪引擎在這種情況下較為耗油。

▲許多渦輪引擎會藉由提高供油濃度來為汽缸降溫，避免高溫高壓引發爆震。

另一方面，雖然排氣量較大、多缸數的自然進氣引擎因為汽缸數量多而會消耗的基礎燃油較高，但是在增加動力輸出的過程當中，因為每缸需要負擔的工作量較少、汽缸壓力比較低、溫度也較低，因此增加的供油量幅度也較小，使得這類自然進氣引擎的油耗比較不會像小排量渦輪引擎有那麼大的落差。因此，在踩下油門、引擎需要提高動力輸出的這種情況下，自然進氣引擎因為不需要消耗額外的燃油來為汽缸降溫而能夠更有效率的運用燃油。

既然如此，為何汽車製造商還是不斷朝向小排量渦輪引擎發展？如同前面所述，在均速、低負載、低轉速的情況下，小排量渦輪引擎有著相當優異的排放與燃油效率，而這正是多數排汙與油耗測試實驗室的測試環境。在環保法規的限制之下，汽車製造商必須透過小排量引擎才較容易達成目前的法規標準，只不過這些實驗室的油耗數據也較難在現實的行車環境當中實現。另外，也有部分汽車製造商開始透過降低進氣溫度、提高引擎散熱效率等方式取代提高供油濃度的做法來避免引擎爆震，達到讓實驗室與真實油耗更一致的目標。

▲在實驗室的測試環境之下，小排量渦輪引擎擁有比自然進氣引擎更多的排汙與油耗優勢。

因此小排量渦輪引擎並非只是拿來創造美好數據的工具，從整體的節能與性能效益來看，小排量渦輪引擎仍然比動力輸出相近的自然進氣引擎來得有優勢，而且多虧了豐沛的低速扭力，讓搭載小排量渦輪引擎的車款也比較不會有過去小排量自然進氣引擎無力孱弱的問題，只不過多數小排量渦輪引擎的實際油耗數據會和實驗室油耗數據會有著較大的落差。

當然，無論是自然進氣引擎還是渦輪引擎，油耗表現仍然會因為不同的駕駛習慣和用車環境而有較大的變化，因此管理好自己的右腳也是影響車輛油耗的關鍵之一。