機(jī)械增壓是指針對(duì)自然進(jìn)氣引擎在高轉(zhuǎn)速區(qū)域會(huì)出現(xiàn)進(jìn)氣效率低落的問(wèn)題,從最基本的關(guān)鍵點(diǎn)著手,也就是想辦法提升進(jìn)氣歧管內(nèi)的空氣壓力,以克服氣門(mén)干涉阻力,雖然進(jìn)氣歧管、氣門(mén)、凸輪軸的尺寸不變,但由于進(jìn)氣壓力增加的結(jié)果,讓每次氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)間內(nèi)能擠入燃燒室的空氣增加了,因此噴油量也能相對(duì)增加,讓引擎的工作能量比增壓之前更為強(qiáng)大。
機(jī)械增壓是指針對(duì)自然進(jìn)氣引擎在高轉(zhuǎn)速區(qū)域會(huì)出現(xiàn)進(jìn)氣效率低落的問(wèn)題,從最基本的關(guān)鍵點(diǎn)著手,也就是想辦法提升進(jìn)氣歧管內(nèi)的空氣壓力,以克服氣門(mén)干涉阻力,雖然進(jìn)氣歧管、氣門(mén)、凸輪軸的尺寸不變,但由于進(jìn)氣壓力增加的結(jié)果,讓每次氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)間內(nèi)能擠入燃燒室的空氣增加了,因此噴油量也能相對(duì)增加,讓引擎的工作能量比增壓之前更為強(qiáng)大。
裝用在汽車(chē)上的增壓器,起初都是機(jī)械增壓,在剛發(fā)明時(shí)被稱(chēng)超級(jí)增壓器(Supercharge),后來(lái)渦輪增壓發(fā)明之后為了區(qū)別兩者,起初渦輪增壓器被稱(chēng)為T(mén)urbo Supercharger,機(jī)械增壓則被稱(chēng)為 Mechanical Supercharger。久而久之,兩者就分別被簡(jiǎn)化為T(mén)urbocharger與Supercharger了。
機(jī)械增壓與渦輪增壓在動(dòng)力輸出上有著明顯的區(qū)別,前者有接近自然進(jìn)氣的線(xiàn)性輸出,而后者則因?yàn)橛袦u輪遲滯的現(xiàn)象,出力相對(duì)多一點(diǎn)突兀,沒(méi)那么線(xiàn)性。
因?yàn)闄C(jī)械增壓的作動(dòng)原理,使其在低轉(zhuǎn)速下便可獲得增壓。增壓的動(dòng)力輸出也與曲軸轉(zhuǎn)速成一定的比例,即機(jī)械增壓引擎的動(dòng)力輸出隨著轉(zhuǎn)速的提高,也隨之增強(qiáng)。因此機(jī)械增壓引擎的出力表現(xiàn)與自然氣極為相似,卻能擁有較大的馬力與扭力。
由于機(jī)械增壓器采用皮帶驅(qū)動(dòng)的特性,因此增壓器內(nèi)部葉片轉(zhuǎn)速與引擎轉(zhuǎn)速是完全同步的,基礎(chǔ)特性為:
引擎rpm X(R1/R2)= 增壓器葉片之rpm
R1 引擎皮帶盤(pán)之半徑
R2 機(jī)械增壓器皮帶盤(pán)之半徑
而機(jī)械增壓器由于利用引擎轉(zhuǎn)速來(lái)帶動(dòng)機(jī)械增壓器內(nèi)部機(jī)構(gòu)。其整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作溫度介于70℃ -100℃,比起靠廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器的400℃ -900℃的高溫工作環(huán)境要舒服得多。因此,機(jī)械增壓系統(tǒng)對(duì)于冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)的要求與NA 引擎基本相同,機(jī)件保養(yǎng)程序也大同小異。
此外,機(jī)械增壓優(yōu)點(diǎn)為體積小,不需修改引擎本體、安裝容易,因此在美國(guó)的改裝界也頗受歡迎。原本為大排氣量NA 設(shè)計(jì)的車(chē)輛,尤其適合改裝。
房車(chē)賽的賽車(chē)在改裝時(shí)要拆除空調(diào)壓縮機(jī),而方程式(Formula)賽車(chē),甚至連啟動(dòng)馬達(dá)、機(jī)油泵都改成外部連接,目的都是為了減少對(duì)引擎造成的負(fù)擔(dān)。
依靠發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力帶動(dòng)的機(jī)械增壓器,與以上部件一樣,都會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)額外的負(fù)擔(dān)。因此,增壓器本身的運(yùn)轉(zhuǎn)阻力必須越小越好,才不會(huì)拖累引擎的工作效率,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升才能更快。
然而,機(jī)械增壓器的進(jìn)風(fēng)量與阻力成正比關(guān)系。當(dāng)使用高增壓時(shí),雖然引擎輸出的能量大增,但相對(duì)增壓器內(nèi)部葉片受風(fēng)阻力也會(huì)升高,當(dāng)阻力達(dá)到某一界限時(shí),這個(gè)阻力會(huì)使引擎承受極大的負(fù)荷,嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)速的提升。因此,機(jī)械增壓必須在增壓值與引擎負(fù)荷間取得平衡,以避免高增壓帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)。
目前,歐洲設(shè)計(jì)的機(jī)械增壓多為介于0.3-0.5bar的低增壓,著重在低轉(zhuǎn)速扭力輸出與中高轉(zhuǎn)速“高原型”馬力輸出。而臺(tái)灣“特嘉”研發(fā)的新式高效率增壓器可以產(chǎn)生0.6-1.2bar 的中度增壓值,動(dòng)力提升的幅度更為顯著。雖然機(jī)械增壓系統(tǒng)在現(xiàn)階段仍然無(wú)法突破1.5bar 的高增壓范圍,而渦輪增壓早已突破2.2bar 的超高壓境界,單就效率而言,渦輪增壓系統(tǒng)可以用“倍數(shù)”來(lái)提升引擎輸出,但要付出的金錢(qián)、維護(hù),以及周邊整合也是機(jī)械增壓的數(shù)倍,孰優(yōu)孰劣,就請(qǐng)各位讀者自行評(píng)斷。
機(jī)械增壓共分為3類(lèi)。
●離心式機(jī)械增壓(Centrifugal Superchargers):這種機(jī)械增壓與渦輪增壓很像,只不過(guò)它不是用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣驅(qū)動(dòng),而是用發(fā)動(dòng)機(jī)的皮帶帶動(dòng)。它和渦輪增壓增壓原理相同,吸入空氣靠離心力把空氣加壓,以達(dá)到壓縮空氣的目的。
●基本式機(jī)械增壓(Roots Superchargers):你經(jīng)常能在60到70年代的肌肉車(chē)上看到看到這東西,它從發(fā)動(dòng)機(jī)蓋上的突非常明顯,正如圖中這輛野馬跑車(chē)一樣。這種機(jī)械增壓將空氣吸入增壓器內(nèi)部,有兩個(gè)螺旋狀葉片將空氣壓縮,之后送到進(jìn)氣歧管里。這種機(jī)械增壓能提供強(qiáng)大的扭矩輸出。它在加速比賽和街道競(jìng)賽中十分流行。
●螺旋式增壓器(Screw Superchargers):這個(gè)形式的增壓器是基本型的派生出來(lái)的,而且也長(zhǎng)得很像,但它們的吸氣壓縮方式卻截然不同。當(dāng)空氣被吸入增壓器時(shí),被螺旋狀葉片強(qiáng)壓入進(jìn)氣歧管內(nèi)。這種形式的增壓器對(duì)于提升各個(gè)轉(zhuǎn)速的馬力都很有效。
機(jī)械增壓器在汽油機(jī)上的安裝情況跟渦輪增壓器一樣,也可以帶中間冷卻器。這臺(tái)機(jī)械增壓器有個(gè)特殊設(shè)計(jì)的旁通閥,它是由發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)產(chǎn)生的真空度操縱。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不需增壓時(shí),這個(gè)旁通閥就會(huì)使增壓空氣進(jìn)行環(huán)流,以便節(jié)省能源。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)跟安裝機(jī)械增壓器的底座連成一體。由于每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)都有獨(dú)特的安裝要求,所以大多機(jī)械增壓器都被設(shè)計(jì)成用于特定的發(fā)動(dòng)機(jī)。
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