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过去的几年，发动机增压和小型化的趋势越来越明显，我们看到越来越多的小排量增压发动机进入市场，甚至欧洲的主流汽车公司纷纷放弃了自然吸气发动机的开发全面转向涡轮增压发动机，这一趋势已经持续了近10年。

不过从2018年开始突然之间情况发生了变化，逐渐被大家淡忘的小排量自然吸气发动机又重新回到了主流的视野之中。我们看到最新的2019年沃德十佳发动机中本田2.0L阿特金森循环发动机和丰田2.0L自然吸气发动机携混合动力系统双双获奖。

可以说曾经统治汽油车长达几十年的自然吸气技术在历经了10多年的不断衰落之后又跟随着混合动力系统王者归来了。

2019年沃德十佳发动机的获奖名单

一、 首先我们来了解一下为什么增压发动机会统治世界

目前市场上占统治地位的涡轮增压小型化方案实际上是从本世纪初开始逐渐流行起来的额。增压直喷小型化的方案最早由大众提出并投入量产。

从2004-2005年大众推出了继续直喷增压小型化方案的EA111和EA113以及后续的EA888系列发动机，该系列开始大众奠定了均值混合直喷增压发动机的技术路线。

该技术路线被证明是目前技术条件下平衡排放和油耗的最佳路线，主要目标是采用小型化降转速来转移发动工作区来降低油耗，同时均质燃烧方式加三元催化器可以很好的解决排放问题。

这使得增压直喷小型化技术路线最终成为业界当前最主流的方案之一，从欧洲品牌尤其是德系品牌的发动机产品来看基本上已经全面转向涡轮增压了。

即使有自然吸气发动机也是作为低成本的衍生机型出现的。奔驰、宝马、奥迪这些豪华品牌更是完全舍弃了自然吸气发动机，只有增压机型了。

从2013年开始日本企业丰田、本田和日产也都先后进入涡轮增压小型化发动机市场，可以说坚持多年自然吸气的日本人也不得已做出了转变。

大众EA111和EA211系列

2004年大众上市的EA113和后面的EA888系列

本田VTEC TURBO系列发动机

涡轮增压小型化方案的核心优势是两个方面：

1、 通过转移内燃机工作的负荷区来降低油耗。

用小排量涡轮增压发动机代替同等功率大排量自吸发动机由于增压发动机尤其是直喷增压发动机可以在低转速实现很高的扭矩，通过变速箱速比的调整(减速比变小)，在同样的整车需求功率下和自吸发动机相比增压发动机可以在更低的转速更高的负荷工作，这样更容易进入发动机万有特性中的高效率低油耗区域。

这样通过转移发动机运行负荷点的办法来使发动机更多的运行在低转速高负荷区域，大幅度提高发动机的效率，从而降低油耗。

可以很明显的看出，这种技术路线发动机整体的热效率并不需要做很大的提升，就能获得较大的油耗降低，这就是小型化的概念。小排量涡轮增压技术路线通过转移运行负荷点巧妙的避开了直接提高热效率这一技术难题。

2、 极其优秀的低速扭矩带来整车良好的动力性。

由于增压发动机可以在非常低的转速就爆发出最大扭矩，这样在日常使用的中低转速工况中发动机能够发挥大扭矩的优势，带来更加良好的动力性和响应性。

下图是大众在做同功率的1.6自吸和1.4T之间油耗和性能对比的研究结果。我做了一个简单的示意图，大家可以看一下如何转移运行工况点，在同等功率情况下降低转速提高负荷来使发动机能够运行在高效率区，从而实现降低油耗的目标。最终大众在加速性提升的情况下整车工况油耗降低了22%。

二、混合动力时代自然吸气发动机具有的独特优势

今年获得沃德十佳发动机的两个日系品牌丰田、本田都是在自然吸气和混合动力结合的产品上获得了成功。日本企业尤其是丰田和本田在混合动力技术方面处于统治地位，而自吸发动机的特点正好可以和混合动力互补。自吸发动机和混合动力结合有三个显著的优势：

1.热效率高

自然吸气发动机在和混合动力结合后，对于传统发动机的瞬态响应，最大扭矩，最大功率等特性的重要性都下降了。因为电机可以很高效的完成瞬态响应和最大性能的要求。

发动机只要根据混合动力的需求将效率优化到最佳就可以了。因此，采用阿特金森循环和一系列轻量化技术的发动机可以使用非常高的压缩比，和非常低摩擦的设计从而提升效率。2019沃德十佳发动机获奖的两个混动发动机可以说是目前量产发动机中热效率最高的产品：

（1） 本田最新发布的雅阁2.0L混动发动机，阿特金森循环加iVTEC可变气门升程技术，热效率达到了40.6%。

本田i-MMD混合动力系统

（2） 丰田2.0L Dynamic Force Engine混合动力发动机，采用阿特金森循环加混合喷射，混合动力版本热效率能够达到41%。

丰田TNGA平台的双电机加2.0L发动机的混动系统 

可以对比看一下增压发动机的热效率，以日产最新推出的代表当代增压发动机最高水平的VC-Turbo 可变压缩比发动机来说，它的最高热效率也只能达到38%-39%，这个已经是目前增压发动机的最高水平了。自然吸气混动发动机比增压直喷小型化发动机效率更高的原因主要有两点：

（1） 自然吸气混动发动机可以根据混合动力的需求对发动机工作的特殊区域进行优化，从而实现更高的热效率。自吸发动机的最高热效率工作区虽然很小，但是混合动力正好可以利用电机来调整发动机的负荷和转速，使发动机一直工作在高效率区域。

而普通的增压直喷发动机需要考虑所有工况下的运行情况，需要在不同工况之间妥协，很难做到效率最优。

（2） 增压发动机高性能和复杂的机械结构造成了摩擦阻力比简单高效的自然吸气混动发动机要大不少，从而影响了热效率。

日产VC-Turbo 可变压缩比发动机

2.结构简单可靠

自吸发动机由于升功率低，也没有增压系统带来的冷却问题，所以结构要简单可靠的多。和混动结合以后自然吸气发动机的运行工况也更加简单了。

这就使得混动化的自然吸气发动机更不容易出现烧机油，过热，爆震，机油稀释，增压器漏油损坏等一系列问题。简单可靠的自吸发动机也降低了整个混合动力系统的复杂程度，因此，混动系统的最佳选择是自吸发动机。

我们看一下2018年以超过 13 万辆的销售数字打败丰田普锐斯获得日本轿车销售冠军的日产 Note。在Note的用户中有超过 70%的消费者选择 e-Power 动力车型。

e-Power是一个用内燃机发电驱动电动机然后驱动车辆行驶的混合动力车型，他的最大特点是没有充电口，不能充电，只能用发动机发出的电来行驶。

而日产选择了一个1.2L三缸自吸汽油机作为发电机使用。这一系统结合和电动车和汽油车的优势，采用发动机作为发电机的话只发动机开发时需要考虑发动机发电时特定工作的几个工况就可以了，因此简单可靠的自然吸气发动机是最佳的选择。

日产NOTE和e-Power 动力系统

3.成本低

自然吸气发动机由于没有复杂的涡轮增压系统，这样就不需要增压器，中冷器和相关管路，机油冷却，增压器冷却管路。由于自然吸气发动机的升功率比增压发动机要低很多，因此各种结构件的材料和强度要求也降低了很多。

比如曲轴，自吸发动机可以用铸铁的，而增压机一般要用锻钢的。最终自然吸气发动机的成本非常有优势。同等排量的自吸和增压发动机成本能够相差30%甚至更多。

这样正好可以弥补混合动力增加的电机和电池的成本，使混合动力整车成本不会有太大的增加。这也是为什么混合动力系统如此喜爱自然吸气的原因之一了。

随着电气化趋势越来越明显，发动机未来的发展趋势逐渐要和混合动力结合起来，从原来的独唱变成和混合动力系统的合唱。发动机本身也逐渐从原来强调高技术含量性能和油耗兼顾转变为混合动力时代的简单高效，重点关注效率和油耗上来。

发动机需要做减法，同时把混合动力电机的优势加入进来，两者成为一个有机的整体。相信随着电气化时代的全面到来，越多的全新设计的低油耗自吸发动机伴随着混合动力系统重新回到我们身边，上演真正的王者归来。