" 針對(duì)自然進(jìn)氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣效率低的問(wèn)題,人們想到了增加進(jìn)氣量,讓每次氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)間內(nèi)能讓更多的空氣擠入燃燒室,再相應(yīng)增加噴油量,由此增加
了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出,這就是增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的基本原理。而現(xiàn)今,應(yīng)用在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓系統(tǒng)被兩兄弟占據(jù)著,即哥哥機(jī)械增壓(Super Charge)和弟弟渦輪增壓(Turbo Charge)。
機(jī)械增壓技術(shù)的起源與發(fā)展
作為“哥哥”來(lái)說(shuō),機(jī)械增壓最早出現(xiàn)在1860年,由Philander和Francis Roots發(fā)明并申請(qǐng)了“魯式”機(jī)械增壓器的設(shè)計(jì)專(zhuān)利。當(dāng)初并非用在汽車(chē)上,因?yàn)槟菚r(shí)還沒(méi)汽車(chē),那時(shí)發(fā)明它的目的是幫助礦井通風(fēng)。直到內(nèi)燃機(jī)發(fā)明后,1900年,Gottleib Daimler首次在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中安裝了“魯式”機(jī)械增壓器。具體我們?cè)诤竺娴奈恼轮杏性敿?xì)說(shuō)明。而“弟弟”渦輪增壓來(lái)到人間是幾十年后了,它像汽車(chē)上的許多技術(shù)一樣是來(lái)自飛機(jī)?!暗艿堋北粴W洲人所喜愛(ài),而“哥哥”則深受美國(guó)人民歡迎。隨著石油危機(jī)的到來(lái)和發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的忽左忽右,這兄弟倆也是幾經(jīng)起伏,而隨著對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)效率的進(jìn)一步壓榨,這兄弟倆在國(guó)際舞臺(tái)變得越來(lái)越活躍。
機(jī)械增壓器工作原理
機(jī)械增壓器其實(shí)就是空氣壓縮機(jī),目的就是讓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室在有限的空間內(nèi)裝入更多的空氣。那增壓器是怎樣工作的呢?增壓器由齒輪和殼體組成,就像發(fā)動(dòng)機(jī)附件發(fā)電機(jī)或空調(diào)泵一樣,只是在體積上略大,通常安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)面或上方,串聯(lián)在進(jìn)氣系統(tǒng)的空氣濾芯之后。增壓器殼體內(nèi)部通常帶有冷去系統(tǒng),以減小由于增壓器的發(fā)熱造成空氣的膨脹。增壓器的驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)部也像空調(diào)泵驅(qū)動(dòng)輪一樣帶有電磁離合器,因?yàn)樵诎l(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)機(jī)械增壓器將產(chǎn)生負(fù)效果,此時(shí)就要斷開(kāi)機(jī)械增壓。增壓器工作時(shí)由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶驅(qū)動(dòng)增壓器驅(qū)動(dòng)輪。
此時(shí)與增壓器驅(qū)動(dòng)輪同在一根軸上的主動(dòng)齒輪會(huì)帶動(dòng)增壓器內(nèi)部的從動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn),通過(guò)這組錐形斜面齒輪的碾壓,將正常體積空氣壓縮成更小的體積,再注入進(jìn)燃燒室。雖然機(jī)械增壓器的齒輪有多種設(shè)計(jì),其目的都是一樣的,將更多的空氣送進(jìn)燃燒室。一般來(lái)說(shuō),機(jī)械增壓器平均可提高46%的功率和31%的扭矩。壓縮機(jī)由齒輪和殼體組成,主動(dòng)齒輪則會(huì)帶動(dòng)壓縮機(jī)從動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)的齒輪可以有多種設(shè)計(jì),但它的任務(wù)是吸入空氣,將空氣壓入更小的空間,并注入進(jìn)氣管中。一般來(lái)說(shuō),機(jī)械增壓器平均可提高46%的功率和31%的扭矩。
機(jī)械增壓器具體還有很多種類(lèi),在此我們先賣(mài)個(gè)關(guān)子,后面將有單獨(dú)的文章進(jìn)行詳細(xì)介紹??梢允孪韧嘎兜氖?,盡管不同的設(shè)計(jì)都能產(chǎn)生增壓效果,但在效率上卻有著很大的差別。
機(jī)器增壓器的今天與未來(lái)
這幾年的明星發(fā)動(dòng)機(jī)都與增壓密不可分,如寶馬前幾年突然喜歡上了渦輪增壓,并造出了V6雙渦輪增壓明星發(fā)動(dòng)機(jī),大眾TSI和福特的直噴增壓發(fā)動(dòng)機(jī)也成了汽車(chē)界的寵兒。而去年的一款明星發(fā)動(dòng)機(jī)落在了大眾和奧迪采用哥哥機(jī)械增壓的3.0TFSI身上。對(duì)于用慣了渦輪增壓的大眾來(lái)說(shuō),突然發(fā)現(xiàn)機(jī)器增壓也有如此的光芒。也有廠家將機(jī)械增壓換成了渦輪的,如梅賽德斯-奔馳最新的1.8T發(fā)動(dòng)機(jī),改變之后的動(dòng)力表現(xiàn)也是給人以很大驚喜。
機(jī)械增壓器在大排量發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用更多些,如路虎攬勝、凱迪拉克CTS-V等。對(duì)于機(jī)械增壓來(lái)說(shuō),未來(lái)的使命就是降低噪聲和增加效率。與渦輪增壓器相比,機(jī)械增壓器的葉片切割空氣導(dǎo)致噪聲,依賴(lài)發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致動(dòng)力損失。伊頓公司表示上述缺點(diǎn)在第五代機(jī)械增壓產(chǎn)品已得到改善——瞬時(shí)反應(yīng)好、燃油經(jīng)濟(jì)性高、熱效率明顯超過(guò)渦輪增壓器。也許在不久的將來(lái)機(jī)械增壓器會(huì)東山再起。