如今路面上的涡轮增压发动机很多，相信广大车友对于增压发动机也都很了解。增压机的特点鲜明，比如性能强、省油等等优势令增压机一经普及就迅速占领市场，如今市面上所能看到配备自然吸气发动机的车子已经越发少见。但关键是增压机的热效率普遍不如自然吸气，那么增压机省油的理念是否成立呢？

要知道如今的自然吸气发动机峰值热效率可以达到甚至突破40%，而涡轮增压发动机的峰值热效率往往只有37%左右。是哪些原因限制了涡轮增压发动机的峰值热效率？而自然吸气发动机又是如何实现超越40%的热效率呢？实际上原因很简单，在引入双循环概念后，自然吸气发动机的热效率得到大幅度的提升，如米勒、阿特金森循环的引入。而这两种循环代表什么？

实际上这就是米勒、阿特金森循环可以获得更高热效率的原因，至于为啥膨胀行程增加可以做更多得功，笔者也不清楚，反正工程热力学课本上就是这么写的。而效率推导公式如上下图所示，上图为奥托循环、下图为阿特金森或米勒循环。结果就是在参数一致时下图的推导公式结果要比上图更大，也就是效率更高。所以如今自然吸气发动机热效率高的关键就在这。

当然制造出压缩行程小于膨胀行程的内燃机硬件结构是比较复杂的，所以如今实现这个理念往往是通过配气系统。硬件结构不能实现，那么就通过另一种方式来实现，比如进气门提前关闭、少进气（少喷油）。或者是进气门滞后关闭，上行的活塞将一部分空气再压出气缸，气缸的空气少了、喷油量也少了。这种操作就等同于缩短了压缩行程，而膨胀行程没变。

举一个简单的例子某气缸容积0.5L，活塞行程86mm。当气缸内有0.5L混合气时，活塞压缩行程可走86mm。而如果气缸内只有约0.3L混合气时，活塞的实际压缩行程就会变为86mm*0.6=51.6mm，而膨胀行程依然还是86mm、不能缩短。这样是不是就实现了压缩行程小于膨胀行程？所以这就是阿特金森或米勒循环高热效率的特性，所以如今的自然吸气发动机往往具备较高的热效率。而涡轮增压发动机则恰恰相反。

对于自然吸气发动机而言，0.5L的气缸最多能容纳0.5L混合气，利用进气门早关或晚关排出一些，即可缩短压缩行程。但对于起正压的增压发动机而言，0.5L容积的气缸能容纳0.75L甚至更大体积的混合气（具体取决于峰值压力）。如果减少每循环压缩前混合气量可缩短实际压缩行程，那么增加混合气量等同于增加实际压缩行程。那么对于起正压的增压发动机而言，它的实际压缩行程其实是大于膨胀行程的，所以恰恰与阿特金森或米勒循环的特性完全相反。

所以涡轮增压发动机的增压系统开始发挥作用后，压缩行程大于膨胀行程，所以峰值热效率拼不过自然吸气。当然同样有双循环的增压发动机，毕竟任何一台涡轮增压发动机都蕴含着一条自然吸气特性线。那增压时是否能缩短压缩行程？也能，可如果那么做还增压干什么？增压也就失去了意义。增压不就是让气缸容纳更多的空气、喷更多的油做更多的功获得更大的扭矩嘛。

谈增压机省油要具备一个特定条件，那就是排量要小于自然吸气，同排量比较那存粹的抬杠。可以简单理解为同排量对比，增压机更费油，而同功率参数对比、增压机则更省油。同功率参数，增压发动机的排量大概率小于自然吸气。那么热效率的差异是如何得到弥补的呢？实际上这就是峰值热效率与平均热效率之间的博弈。

对于内燃机效率而言，负荷低了、热效率很低，负荷过高、效率依然还是很低。只有负荷中段、中高段时可达到峰值热效率。我们常说的40%、38%仅仅是峰值热效率。而非平均热效率。发动机在台架测试时可以长时间保持峰值热效率运行并获得很理想的燃油经济性，但发动机装在车上呢？这一切就说不准了，需要看路况。自然吸气发动机理想负荷所需要的转速更高，普遍在2500转以上甚至更高（排量越大、理想转速越高）。

增压机呢？都知道增压机低转速下扭矩表现最为出色，而扭矩与负荷呈正比。也就是说通过增压系统的辅助进气，发动机实现了在很低的转速下多喷油，负荷往往在1000多转时已经达到理想状态。这就产生了一个很有趣的现象，自然吸气发动机往往具备较高的峰值热效率（40%+），但日常市内行驶转速长时间被压制在1700转左右，并达不到较高的热效率，33%-35%。

而增压机在市区路况1500-1700转的转速区间内恰恰达到了理想转速、热效率达到峰值的37%或38%。这时是不是峰值热效率高的优势就发挥不出来了？正是如此，这就如同田忌赛马般的问题。台架上的发动机有多省油由峰值热效率决定，而装在汽车内的发动机有多省油由路况、转速、负荷决定，也就是平均热效率。峰值热效率低，但平均热效率可以不低。同理峰值热效率高，平均热效率不一定高。

所以高热效自吸内燃机更像一个半成品，单一存在没办法回避非理想负荷下平均热效率低的短板，而理想负荷又脱离实际路况。更适合与电机组成混动单元，由电机完成负荷不理想时的工况，所以市场上产生了许多高热效的混合动力单元。这实际上也是内燃机小型化的原因，无论自吸还是增压。大排量自吸并非不能实现高热效率，只不过理想负荷下所输出的动力与实际需求不符。

比如1.6L、2.5L、4.0L三台自吸，热效率均为40%。1.6L理想负荷转速1800、2.5L理想负荷转速2600、4.0L理想负荷转速3500。那么日常行驶谁省油？肯定是1.6L省油，原因就是热效率碾压。日常行驶所需的转速1800转左右，1.6L达到40%峰值热效率、2.5L达到35%热效率，而4.0L在这个转速下仅仅达到了约30%甚至不到30%热效率。所以决定汽车油耗的是负荷与需求的完美匹配，将负荷稳在中段。

当然这是指日常路况或限度120km以内，如果是160km或180km时速呢？1.6L自吸会被拖入峰值负荷，热效率迅速跌至30%以下。而2.5L会被拖入高负荷，热效率会下降到30%左右。而4.0L恰好负荷中段偏高，热效率保持在38%-40%附近。这时谁省油、谁更费油呢？没错最省油的反而是4.0L，而最费油的则是1.6L自吸。没错这就是小马拉大车的原理之一，负荷太大、反而拉低了效率。总而言之上述就是为什么这些年来内燃机不断增压化的原因，放弃了峰值热效率而提高了平均热效率。