在现代社会，汽车已经成为不可或缺的交通工具。无论是通勤上班，还是远途旅行，汽车都扮演着重要的角色。而发动机作为汽车的＂心脏＂，其性能直接决定了整车的动力表现。今天，我们就来剖析一下发动机的工作原理，探讨影响其性能的关键因素。

发动机工作原理

发动机是一种将化学能转化为机械能的装置。在内燃机中，燃料与空气在密闭的燃烧室内混合后被点燃，释放出大量热能。这种热能使燃烧室内的气体急剧膨胀，推动活塞做往复运动。活塞的运动通过连杆传递到曲轴，使曲轴产生旋转。曲轴的旋转就是发动机输出的机械能，可以驱动车轮带动整车运行。

不同类型的发动机工作原理有所区别。以汽油发动机为例，它采用了＂四冲程＂工作循环。第一冲程是吸气行程，进气门打开，活塞下行形成负压，将空气和燃油混合气吸入燃烧室；第二冲程是压缩行程，两个气门都关闭，活塞上行将混合气压缩；第三冲程是功率行程，压缩的混合气被点火后迅速燃烧释放热能，推动活塞做功；第四冲程是排气行程，排气门打开，活塞上行将燃烧后的废气排出。

柴油发动机则采用无火花塞的压燃式点火方式。在压缩行程结束时，由于空气被压缩到很高的压力和温度，喷入的柴油会自动燃烧。除了点火方式不同外，柴油机的工作原理与汽油机基本相似。

发动机性能参数

要评价一台发动机的性能，我们通常关注三个主要参数:功率、扭矩和燃油经济性。这三者相互影响，需要权衡取舍。

功率

功率是指发动机在单位时间内做功的能力，用千瓦（kW或马力（PS来表示。功率越大，意味着发动机在同等时间内能够完成更多的工作，从而使车辆达到更高的最高时速。

发动机的最大功率点通常出现在较高的转速区间。比如一台发动机的最大功率为147kW，对应的转速为5500rpm。这意味着该发动机在5500转每分钟时可以输出147千瓦的最大功率。

扭矩

扭矩是发动机输出的＂劲道＂或＂力矩＂，用牛顿米（N·m来表示。扭矩越大，发动机在较低转速下就能提供较大的驱动力，从而使车辆具有更强的加速性能和爬坡能力。

与功率不同，发动机的最大扭矩通常出现在中等转速区间。例如上述发动机的最大扭矩为280N·m，对应转速为1700-4500rpm。这意味着在该转速范围内，发动机可以输出最大的280N·m扭矩，助力车辆加速。

燃油经济性

燃油经济性通常用百公里油耗来衡量，数值越小表示发动机的热效率越高，燃油利用率越好。影响燃油经济性的因素很多，包括发动机本身的设计、整车的空气动力学以及驾驶习惯等。

在相同排量和功率水平下，涡轮增压发动机的燃油经济性通常优于自然吸气发动机。这是因为涡轮增压可以让小排量发动机获得与大排量发动机相当的动力输出，而小排量发动机的内部摩擦和热损失相对较小。

自吸与涡轮增压的优缺点对比

发动机按进气方式可分为自然吸气和涡轮增压两大类。两者在动力输出、燃油经济性、平顺性和可靠性等方面存在明显差异。

动力输出和加速性能

涡轮增压发动机的最大优势在于动力输出更强、加速性能更好。涡轮增压器可以将更多空气压缩进入发动机燃烧室，从而燃烧更多的燃料，释放出更大的能量。一台1.4L的涡轮增压发动机，动力输出可以媲美自然吸气的2.0L发动机。

涡轮增压发动机在低转速时存在＂涡轮滞后＂的问题。当油门骤然开启时，需要一定时间等待涡轮增压器充分运转，才能获得全部增压效果。这种滞后会影响低速加速的线性度。

自然吸气发动机的动力输出虽然相对较低，但是响应更为线性直接，油门反馈更为灵敏。

燃油经济性

在同等动力水平下，涡轮增压发动机的燃油经济性优于自然吸气发动机。这是因为涡轮增压可让小排量发动机获得与大排量发动机相当的动力输出，而小排量发动机的内部摩擦和热损失相对较小。

涡轮增压发动机在全负荷工况下，为了防止发生爆震，通常需要富油运行，从而牺牲部分燃油经济性。涡轮增压系统本身的存在也会带来一些额外的功耗。

平顺性和可靠性

自然吸气发动机的动力输出更加平顺，没有突兀的动力中断。而涡轮增压发动机在低转中存在＂涡轮滞后＂，在高转时又可能出现轻微的＂涡轮顿挫＂感，影响了动力输出的线性度。

从可靠性来看，自然吸气发动机的结构相对简单，故障率较低。而涡轮增压发动机由于增加了涡轮增压器这一复杂部件，对机油品质、冷却系统等都有更高的要求，维护保养成本相对较高。

近年来涡轮增压技术的不断进步，已经在很大程度上解决了上述问题。通过双涡轮增压、可变几何涡轮增压等技术，动力输出的线性度和响应速度都有了明显改善。

发动机选择建议

面对自吸和涡轮增压两种发动机，我们应该如何选择？这需要根据具体用途和预算来权衡。

同马力选自吸，同排量选涡轮

如果您对动力输出要求不是太高，更看重发动机的平顺性和可靠性，那么自然吸气发动机会是更好的选择。例如，在选择一台1.5L的家用车时，自然吸气发动机会更加可靠省心。

反之，如果您追求动力性能，希望在有限的排量下获得更大的马力和扭矩输出，那么涡轮增压发动机将会是更好的选择。比如在选择一台2.0L中型车时，涡轮增压版本的动力将会更为出众。

根据用途和预算选择

除了动力输出之外，我们还需要考虑用车目的和预算情况。如果主要用于城市代步，对动力要求不太高，那么自然吸气发动机就已经足够，而且保养费用也相对较低。

如果您经常需要长途驾驶或拖挂，对发动机的动力储备和加速性有较高要求，那么涡轮增压发动机将会是更好的选择，即使它的保养成本会稍高一些。

如果您的预算有限，自然吸气发动机的整车价格通常会更加亲民；如果预算允许，那么涡轮增压版本将会提供更出色的动力体验。

未来发展趋势

小排量涡轮增压成主流

为了满足日益严格的燃油经济性和排放法规，未来小排量涡轮增压发动机将成为主流趋势。通过涡轮增压技术，小排量发动机可以获得与大排量发动机相当的动力输出，同时燃油经济性更加优异。

我们已经可以看到，从紧凑型车到中型车，乃至豪华车型，涡轮增压发动机的搭载比例越来越高。1.0-1.5L的三缸或四缸涡轮增压发动机将成为主力军。

可变压缩比等新技术

为了进一步提高发动机的热效率和燃油经济性，汽车制造商还在探索诸如可变压缩比（VCR、同时可变气门正时和升程（VVT&VVL等新技术。

可变压缩比技术可以根据发动机工况，动态调节压缩比的大小，在提高低速扭矩输出的还能获得良好的高转速燃油经济性。奥迪、英菲尼迪等品牌已经开始在车型上引入这一技术。

同时可变气门正时和升程技术则可以优化进排气过程，进一步提高发动机的热效率。通过这些创新技术，发动机的总体性能将会获得全面的提升。