「T&NA」概念全解析（分为三章解读涡轮增压的概念/原理/初衷）

分析两大类内燃机的有什么不同之处，首先要对所谓的汽车发动机有一个清晰的概念。燃油动力汽车装备的发动机为活塞式往复循环内燃式热机，这是一种通过燃烧燃油产生热能，利用热能转化为机械能的发动机。运行步骤包括四步，分别为：进气喷油，压缩蒸发，膨胀做功，排气循环。由于共计四步骤所以这种机器也叫做“四程冲内燃机”，其中用作解析这一问题的核心是第三步骤，参考下图。

名词解释&概念解析

• T_turbo，释义为涡轮

• NA_naturally aspirated，释义为自然吸气

• L_liter，释义为公升（容量单位）

大多数汽车爱好者都以「T/L」区分涡轮增压或自然吸气发动机，然而“某某L”指的只是发动机的排量共有多少公升，并不代表真正的自然吸气技术。准确的称谓应该是“1.5NA”/“2.0NA”，那么什么是NA呢？

NA_自然的吸取空气，这里的关键词是「吸气」而不是进气。内燃式发动机的活塞往复运转会产生负压吸力，运行过程中会通过进气管路，并配合正面撞风的风阻由外往内的吸入空气。这是内燃机结构特点带来的特殊进气方式，Turbo涡轮增压发动机也不例外的会有吸气功能，只是吸入空气后会通过一次压缩后再送入发动机燃烧室（此为核心差异/初衷放在第三章说明）。

为什么要涡轮增压&什么是增压？

通俗的解释涡轮增压器，其本质就是一组「空气压缩机」：把大体积的空气压缩成小体积，这是压缩的概念。可以把空气想象成一团棉花糖，NA发动机通过吸力吸入正常体积的棉花糖并“吃掉”，Turbo发动机则是把更大一团棉花糖压缩成与NA吸入棉花糖相同的体积，之后再“吃掉”——想一个问题：Turbo压缩后的棉花糖虽然体积与NA吸入的相同，但实际量是不是要多一些呢？这就是压缩的作用，棉花糖是糖分也是人体需要的能量，压缩空气则是发动机需要能的能量源。

知识点1：没有减少！棉花糖能被压缩是因为“糖丝”之间有很大的空隙，空气能被压缩也是因为各种分子之间同样有间隙。压缩的概念是通过外力将各个分子推到紧凑一些，也就是让分子之间的间隙小一些；假设1升空气中有“2095个氧分子”（常压氧浓度为20.95%），那么把1.5升空气挤压（压缩）到1升的大小（体积标准），氧分子之间的间隙变小了，但是「1升压缩空气」中就会有“3142.5个氧分子”。Turbo涡轮增压技术的真正目的正是增加空气中的氧气，这是为什么呢？

知识点2：燃烧的基础是氧气！燃油燃烧是一种氧化还原反应，没有氧气即使温度再高燃油也无法燃烧。也就是说常压空气中20.95%的氧气是至关重要的，因其为燃料的催化气体，但是这一压缩空气又有什么关系呢？这里的关键点是反应催化的效率（程度），在固定的时间内为燃油输送不等量的氧气，分子运动的强度就会有不同程度的状态，参考以下三个条件。

• 固定时间标准
• 固定燃油量
• 氧气越多则固定量燃油反应过程中的运动强度越积极，燃烧的概念参考下图（仅参考分子运动状态/燃烧状态）

扭矩为王-Turbo技术的初衷

综上所述，面对等量的燃油，发动机供给其等量空气中的氧气越多则分子运动状态“越兴奋”。这里的燃烧反应分子运动正是推动活塞曲轴往复运转的动力源，至于所谓的热能可理解为「结果/计量参考」。因为运动才会产生热能，热能本就是反应的结果，但是通过这个结果可以反推并区分分子运动状态强弱——运动强度越大，摩擦产生的热能才会越高，那么同样单位的燃油面对不同浓度的氧气，从常压20.95%开始会有怎样的变化呢？参考下图。

上图为压缩后的空气，各个浓度等级燃烧产生的火焰温度（常压空气与汽油为1200摄氏度）。由此可见通过压缩高浓度空气可促进燃油反应强度的加强，那么在固定的时间范围内，各类分子运动的强度越大产生的动能与摩擦产生的热能就会越高。如果这种描述还不太好理解的话，举个简单例子吧。

• NA发动机2000rpm-20.95%氧浓度做功产生「150N·m」扭矩

• Turbo发动机2000rpm-25%的氧浓度做功产生「300N·m」扭矩

（数据并未计算/仅为概念参考）这就是涡轮增压技术的真正作用：提升扭矩。

四程冲内燃机的每个步骤需要时间，且运动的时间是相对一致的。

假设两台机器膨胀做功冲程的时间都是100毫秒，NA发动机因为“缺氧”只能缓慢运动实现反应出150N·m的扭矩，T发动机以“富氧”状态获得了更多的能量，自然能在相同的100毫秒中输出更大的能量——扭矩。正如上图所示，扭矩的概念是发动机“一次输出的力量”，转速是发动机一分钟内曲轴运转的次数（单位为rpm），两者相乘并减去一些损耗就是所谓的马力，也是衡量汽车性能的核心参数。

马力计算公式：（N·m×rpm÷9549）×1.36＝PS。这组公式中的数字肯定是不能变化的，rpm转速与N·m扭矩是相乘的关系，那么在转速不变的前提下，是否为扭矩越大PS（马力）越大呢？答案显然是没有争议的，上文说明了涡轮增压空气压缩技术可以提升发动机的扭矩，于是结果自然是通过富氧燃烧增扭实现【以转速不变】为前提的马力提升，也就是性能的增长。而在不需要高性能的状态下是，有大扭矩为基础可以反推公式，得出的结论是小马力可以以大扭矩低转速实现，这种状态必然节油。

总结

• Turbo-玩氧气的行家

• NA-玩排量的行家

T技术通过增氧不增油的方式提升扭矩，这种技术可以节油减排并提升驾驶乐趣，因为2.0NA的发动机普遍只有200N·m的最大扭矩，但是2.0T却能高达400N·m的标准。

NA自吸发动机由于不能实现增压富氧燃烧，想要提升扭矩只有增加内燃机的排量，排量的概念是发动机进气或排气的流体体积总和，进气量越大则喷油量越大，空气与喷油量的总量多则燃烧产生的热能也会多。然而NA毕竟是在“缺氧状态”下燃烧做功，所以即使排量大扭矩也不会很理想，主流的3.0NA-V6发动机也不过只有320N·m左右的峰值扭矩，这就是NA发动机未来必然会被淘汰的原因，现阶段仍然有些车辆使用只是因为此类发动机的制造成本低而已，供参考。

编辑：天和Auto

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