郑旭
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日前，国外媒体Motor 1发布了一则消息：马自达注册三级增压发动机专利，这三个增压器中还包含了一个电动增压器。这就引起了我的兴趣，毕竟下一代创驰蓝天发动机上很有可能也会使用一个电动增压器，电动增压器沉默多年之后，或许能在未来两年迎来逆袭？凭借有限的资料，我来对马自达三级增压发动机做个大猜想。
从专利图上我们能看到什么？
马自达三级增压发动机采用纵置结构，两个的涡轮增压器串联。此外，电动增压器和两个涡轮增压器也是串联的结构。官方的表示这台发动机能输出457马力。
涡轮增压大家太熟悉了，不做过多分析，这次我主要想借这个机会聊聊这个电动增压器。
电动增压器解决了什么问题？
众所周知，涡轮增压器的两个主要问题是在低转速下不工作以及涡轮迟滞。很多小排量涡轮增压发动机在低转速状态下享受不到涡轮的动力加成，且深踩油门时动力还会有一定延迟的问题。
加入电动增压器主要就是为了解决这两个问题的，电动增压器主要由蓄电池供电，ECU电控系统直接控制，不受转速影响，可随时开启和关闭。从图上可以看到，通过控制17、19两个阀门的开闭，低转速下，可以控制空气在走旁通阀进入电动增压器，改善低转速乏力的问题，等熬到两个涡轮增压器开始工作以后，电动增压器这个大骡子就可以歇歇了，阀门19关闭，空气直接走阀门17绕过电动增压器。
这么好的东西，咋不早用呢？
其实马自达并不是第一个做三级增压发动机的车企，也不是第一个用电子涡轮的，沃尔沃和奥迪此前都研究过电子涡轮，且奥迪已经有量产的产品了，而之所以现阶段产品还比较有限，主要因为这么几个问题。
奥迪SQ7上搭载了包含一个电动增压器的三级增压柴油发动机
供电——或使用48V电路系统
前两年臭名昭著的电子涡轮各位可有印象，其实吧，这电动增压器和电子涡轮的基本原理还有点像……只不过因为现在涡轮增压的进气涡轮转速基本都在10万转/分钟以上，电子涡轮转速太低（几千转/分钟），空气流速一上去，这电子涡轮就成累赘了。
臭名昭著的电子涡轮
电动增压器想要达到可用的转速，势必需要更大功率，奥迪官方给出的A6/RS5概念车上的电子增压器峰值功率约为7kW，转速9万转/分钟。这个功率咱们车上的12V蓄电池可承受不了，需要配合更高电压的电路系统。而随着48V电路系统逐渐普及应用，马自达未来搭载电动增压器的发动机很可能也会使用类似的高电压电路系统。当然，这需要重新设计汽车电路以及重新匹配车内用电设备，包括多媒体、座椅加热等等，研发成本和制造成本都不低。
功率损耗/更费油——或配备制动能量回收系统
此外，重要的事情说一遍：任何形式的增压都是让发动机更费油的（废气涡轮也会产生排气阻力，小幅阻碍活塞运动）。增压的本质在于：用燃烧产生能量的一部分，去换取一个更快消耗燃油以获取更好动力的机会。电子增压器的供电也是要靠发动机给电瓶充电的，且峰值7kW可以说是耗电大户了。为了控制电子增压器对油耗的影响，根据过去的经验，马自达三级增压发动机很可能会配套制动能量回收系统（BERS），利用超级电容收集车辆制动时产生的能量，并将这部分能量用于增压器，减轻发动机负担。
尾巴
电动增压器让自吸、增压、混动的界限模糊了。
制动能量回收系统这个词熟悉吗？就是现在电动车上普遍使用的那个。正如开篇所说，除了三级增压发动机专利外，马自达很可能在2019年量产的新一代创驰蓝天发动机上也使用电子增压器，那么，尽只是在某些工况下辅助进气，它，还是自然吸气发动机吗？增压器生产商霍尼韦尔的工程师曾表示：他从混动车型的硬件和研究方法中摸索出一些应用电子增压的门道来。那么使用更高电压的电路系统，利用电能辅助发动机进气，还配备制动能量回收系统和超级电容的传统动力汽车，似乎也借鉴了混动车型（HEV）上的不少技术。
马自达全新一代创驰蓝天发动机示意图
或许我们可以慢慢放下自吸/增压/电动的争端了，就像电脑、平板和手机一样，随着技术的发展，它们之间的界限会逐渐模糊。自吸、增压和混动几种动力系统谁也不可能完全干掉对手，相反，他们会慢慢融合，可能再过10年，我们会惊讶地发现，他们变成一个东西了。
马自达三增压发动机 彻底消除迟滞
汽车控
单涡轮增压的发动机是家用车的标配，比如EA888之类，双涡轮增压则是现在的高性能车主流的技术，比如保时捷的那款2.9T，而还有一种三增压的神操作，这个神操作现在是马自达的专利。
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其实三增压这个概念并不是马自达的首创，沃尔沃在2014年就有类似概念的发动机，只不过它并没有量产，那款沃尔沃发动机的最大输出是457马力，由此可见这种技术的强劲。现在马自达设计的这款发动机有两个涡轮增压器和一个电子机械增压器组成，涡轮增压器当然是为了提升马力，而电子增压器则可以提升进气响应，消除涡轮迟滞。
从这些特性你当然可以看出它是一种什么取向了，就是最极致的那种性能取向，既要强大，又不要迟滞，也就不会浪费车手的时间，让车手的每一个操作都能够在最短的时间内体现出来。这款新发动机是纵置布局，与马自达一贯的横置布局有区别，而我们猜测它应该也不会在短时间内量产，而是会把它的一些技术移殖到未来会生产的转子发动机上，那就会很刺激了。
自然吸气将被涡轮增压取代？马自达和本田都说NO！
汽车早已成为我们日常生活中必不可少的出行工具，而消费者在选择一辆车的时候，首先考虑的就是汽车发动机、变速箱和底盘这三大件。发动机作为汽车的“心脏”更是重中之重，同时也是决定你购买的这款车动力性、经济性和环保性的第一因素。而关于发动机大家提到最多的就是自然吸气和涡轮增压两种发动机，这是按照发动机进气方式来分类的，当然还有其他分类方法，不过自然吸气和涡轮增压使用的最为广泛。
自然吸气要被涡轮增压取代？
自然吸气和涡轮增压已经形影不离，因为他们经常被业界拿来比较，尤其最近几年涡轮增压的盛行更是将“自然吸气发动机走向灭亡”的话题推向了高潮。
沃德公布的2017全球十佳发动机没有一款纯自然吸气发动机上榜，而2016年公布的沃德十佳发动机还有三款上榜。从这几年公布的结果来看，自然吸气发动机慢慢退出了全球最佳发动机的榜单。面对全球能源危机和愈发严苛的排放法规下，大排量的自然吸气发动机确实已经走向低谷，而小排量涡轮增压发动机越来越成为各大车企使用的对象，渐渐成为主流，连宝马也放弃了自然吸气而转投涡轮增压。我国消费者更有不买带Turbo车，出门都不好意思打招呼的心理。而且国家在鼓励消费者购买小排量汽车方面实行了购买1.6L及以下排量汽车购置税减半政策，而且2017年至今购置1.6L及以下排量汽车仍能享受到7.5折的优惠。目前国内整车销量已经达到了千万级别，涡轮增压发动机车型占据了很大一部分比例。
好像种种迹象都表明自然吸气在当今形势下确实是在走向没落，涡轮增压成为当下宠儿，但这能表示自然吸气会被涡轮增压取代？弄清楚这个问题之前，还需要多多了解他们才行。
自然吸气和涡轮增压工作原理
汽车发动机的机械能是由空气燃烧爆炸产生的，而这个能量的转换却需要四个过程的周而复始才能完成，即进气、压缩、做功、排气四个过程，而自然吸气和涡轮增压最大的区别就在于进气过程的不同。
发动机的进气系统一般由进气管、空气过滤器、怠速阀、进气歧管、真空管、进气门和各种传感器组成。当缸内产生的负压让大气压力推动空气经过空气滤清器进入进气管；进入的空气需要经过进气歧管才能分别送入不同的气缸，歧管的形状和长度都会对进气效率产生影响；此外进来的空气还需要通过各个气缸进气门才能进入气缸，所以气缸开启的时机和程度也是十分重要的，这就是自然吸气发动机的进气过程。
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简单点说就是不通过任何增压器的情况下，大气压将空气压入燃烧室的一种形式。虽然过程要简单些，但发动机的工作效率却不高，因为单单靠正常气压压入的进气量是有限的，所以为了解决进气量不足，提高发动机工作效率，工程师们就在进气歧管的前端加了个增压装置，通俗点说就是空气压缩机，而装了空气压缩机的发动机就是常说的涡轮增压发动机。
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从上图就可以清楚的看出涡轮增压发动机的进气过程是通过压缩空气来增加进气量，从而让涡轮增压相比自然吸气动力更强，而涡轮又是怎么介入的呢？它是利用发动机排出的废气惯性推动涡轮，涡轮又带动同轴的压缩机轮来压缩由空气滤清器管道送来的空气，使空气增压后进入气缸。当发动机转速提高，废气排出速度与涡轮转速也同步提高，机轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃油，相应增加油量和调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率。
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正是因为涡轮增压是通过废气惯性推动涡轮来压缩空气提高进气量，这也就伴随着一些不足的地方，而这也就是我们经常说的涡轮迟滞现象。当涡轮增压发动机转速比较低的时候，废气排放量不够推动涡轮来压缩空气提高进气量进而带来动力的提升，反而还会因为阻碍排气产生动力响应迟滞问题。
自然吸气和涡轮增压谁更具优势
在明白了自然吸气发动机和涡轮增压发动机的工作原理和区别之后，我们来看看两者到底谁更占优势。
动力表现上涡轮增压更强，这里所说的当然是相同排量下，涡轮增压的动力强于自然吸气。因为涡轮增压的进气量毕竟是大于自然吸气的，发动机的功率和扭矩更高。举个例子来说，福特金牛座的1.5T扭矩可以达到240Nm，完全可以媲美大众2.4L自然吸气发动机车型，或者说一台1.5L发动机经过增压之后，动力完全可以达到2.4L发动机的水平。
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驾乘品质上各有优势。自然吸气的车起步要比涡轮增压响应的更快，因为自然吸气的车起步时进气管路短，空气流速要比增压的快，而涡轮增压的车起步时转速比较低，涡轮发挥的作用比较有限，油门踩下去后过一会才会感觉到响应，也就是上面所说的涡轮迟滞现象。不过后期加速的强劲自然吸气就不如涡轮增压来的快，涡轮增压提升发动机的功率和扭矩的效果也就展现出来。自然吸气车型的加速更加平顺和线性，开起来会更舒服，而涡轮增压的车型后期加速则比较迅猛，更加刺激。
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燃油经济性也是不分伯仲。燃油经济性也是衡量一款发动机性能的关键指标，很多人提到涡轮增压发动机时，都觉得涡轮增压发动机省油，不过也要看比较的方式，不能以偏概全。与同排量的自然吸气发动机相比，涡轮增压发动机输出的功率更大，消耗的能量更大，自然消耗的油量更多。这种比较方式对涡轮增压发动机好像并不公平，毕竟自己做的功多，多耗点油也是情有可原。两款发动机谁更省油应该从两者输出的同等功率来比较，不过这种比较可以说小排量就可以输出大功率的涡轮增压发动机比自然吸气发动机更加省油。
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后期保养自然吸气占优势。涡轮增压发动机因为空气压缩机提高了空气的密度和压力，工作时燃烧的温度更高，发动机的磨损也会更加严重，零件损坏的概率大大加大，维修成本相对较高，而且发动机的使用寿命一般也是低于自然吸气发动机，而且保养周期、保养项目、工时费都要多于自然吸气。自然吸气发动机的稳定性和可靠性突出，基本上定期做好大小保养就足够了。而且每次大小保养所用都是品质上佳的机油，所以自然吸气发动机在后期保养方面则更加占有优势。
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自然吸气和涡轮增压如何选择？
经过上面自然吸气和涡轮增压两款发动机的对比发现，自然吸气发动机比较可靠完善，涡轮增压则在性能上更具有优势，两款发动机可以说不分伯仲，消费者如何选择两款发动机还是需要根据自己的实际需求来选择。如果对于车辆动力性能方面要求不是太高，主打经济实用型，满足日常的家用代步，而且喜欢平顺的驾驶感受，一般都会选择自然吸气发动机的车型；如果对动力有着特殊要求，而且想要拥有推背感的驾驶感受，一般会选择小排量的涡轮增压车型。
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总结：
回归前面的问题自然吸气会被涡轮增压取代吗？我觉得是不会的。自然吸气发动机的可靠和平顺是涡轮增压发动机短时间内无法追赶的。虽然涡轮增压发动机作为新技术成为当下的宠儿，发展前景也比较广，但自然吸气依然有着不错的市场，消费者还是认可比较成熟完善的自然吸气发动机技术的。不过面对涡轮增压的热潮，自然吸气技术方面的压力固然不小，好在马自达的自然吸气之路依然猛进，创驰蓝天技术也已经到了第二代，而且本田的EarthDreamsTechnology(地球梦技术)也广受关注（后期会介绍这两个技术），这些都成为自然吸气不会落幕的强大技术支撑。
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