機械增壓的應(yīng)用與成本
目前，機械增壓在當(dāng)代的應(yīng)用可謂是越來越廣泛，通過對上一遍文章的了解，我們也大致已經(jīng)對機械增壓多多少少有所了解了，現(xiàn)在我們就繼續(xù)來深入了解機械增壓，關(guān)于機械增壓的增壓原理、機械增壓器的構(gòu)造、機械增壓的汽車增壓、汽車機械增壓系統(tǒng)、機械增壓的增壓應(yīng)用、機械增壓有利于降低汽油機排放、機械增壓器可以兼作二次空氣泵、ESS機械增壓套件、機械增壓的汽油機成本、機械增壓在汽油機的應(yīng)用前景。
機械增壓
機械增壓的增壓原理
機械增壓器的構(gòu)造
由于各類引擎的皮帶盤尺寸差異不大，同時受限于引擎安裝空間，因此機械增壓器的工作轉(zhuǎn)速遠低于3,000rpm，與渦輪增壓器經(jīng)常處于10,000rpm以上超高轉(zhuǎn)域的情形相去甚遠，同時機械增壓器轉(zhuǎn)速是完全連動于引擎轉(zhuǎn)速，兩者呈現(xiàn)平起平坐的現(xiàn)象，形成一組穩(wěn)定之等差數(shù)線，而且增壓器與引擎之間會互相影響，當(dāng)一方運轉(zhuǎn)受阻的時候，必定會藉由皮帶傳輸而影響另一方的運作，這就是機械增壓器的特性。
不過看似完美無缺的機械增壓系統(tǒng)，卻有一個小問題存在，由于機械增壓器的動力來源完全依靠引擎帶動，而引擎的負擔(dān)越輕，轉(zhuǎn)速提升就越快，這就是為什么比賽用房車都事先拆除冷氣壓縮機的原因，若是方程式（formula）賽車，甚至連激活馬達、機油幫浦都改成外部連接，以減少對引擎造成的負擔(dān)，因此增壓器本身的運轉(zhuǎn)阻力必須越小越好，才不會拖累引擎的工作效率。
然而增壓器產(chǎn)生的能量（增壓值）與阻力成正比關(guān)系，如果一味追求增壓值，雖然引擎輸出的能量大增，但是相對的增壓器內(nèi)部葉片受風(fēng)阻力也會升高，當(dāng)阻力達到某一界限時，增壓器本身的阻力會讓引擎承受極大的負擔(dān)，嚴重影響引擎轉(zhuǎn)速的提升，因此設(shè)計師必須在增壓值與引擎負擔(dān)之間取得妥協(xié)，以避免高增壓系統(tǒng)帶來的負面效應(yīng)。 高增壓渦輪增壓系統(tǒng)必須讓引擎承受由負壓轉(zhuǎn)變?yōu)檎龎旱膭×易兓c高壓，因此引擎內(nèi)部機件的材質(zhì)與加工精密度要求很高，對于冷卻、潤滑系統(tǒng)的要求也遠較一般引擎來得高，保養(yǎng)間隔短、手續(xù)繁雜、工作壽命短..等等都是高增壓值渦輪引擎的缺點。
BENZ、Jaguar、AstonMartin..等等歐洲高級車廠都采用機械增壓系統(tǒng)來延長現(xiàn)有引擎的生產(chǎn)壽命，并達成環(huán)保、省油、高效率的目標，以大幅節(jié)省新引擎的開發(fā)費用。
機械增壓的汽車增壓
汽車機械增壓系統(tǒng)
汽車的增壓系統(tǒng)有兩大主流，機械增壓（SuperCharge）和渦輪增壓（TurboCharge）
機械增壓器之構(gòu)造，機械增壓器采用皮帶與引擎曲軸皮帶盤連接，利用引擎轉(zhuǎn)速來帶動機械增壓器內(nèi)部葉片，以產(chǎn)生增壓空氣送入引擎進氣歧管內(nèi)，整體結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單，工作溫度界于70℃-100℃，不同于渦輪增壓器靠引擎排放的廢氣驅(qū)動，必須接觸400℃-900℃的高溫廢氣，因此機械增壓系統(tǒng)對于冷卻系統(tǒng)、潤滑油脂的要求與NA自然進氣引擎相同，機件保養(yǎng)程序大同小異。機械增壓器（SuperCharge）之特性由于機械增壓器采用皮帶驅(qū)動的特性，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rpmX（R1/R2）=增壓器葉片之rpm
R1引擎皮帶盤之半徑
R2機械增壓器皮帶盤之半徑
由于制造成本的限制，市售車輛的引擎最高轉(zhuǎn)速多半維持在7500rpm以下，理想的機械增壓器應(yīng)該在1000rpm-7500rpm的引擎工作區(qū)域之內(nèi)，產(chǎn)生一足夠且穩(wěn)定之增壓值，讓引擎輸出提升20-40%，因此機械增壓器必須在低轉(zhuǎn)速就產(chǎn)生增壓效應(yīng)，通常引擎一脫離怠速區(qū)域，在1000rpm-1300rpm即能帶動機械增壓器產(chǎn)生增壓效果，并延續(xù)至引擎最高轉(zhuǎn)速，因此整體增壓曲線是呈現(xiàn)一緩步上升之平滑曲線，經(jīng)由供油程序與泄壓閥的調(diào)整，即可達成“高原型”引擎輸出功率曲線的目標。
機械增壓的增壓應(yīng)用
機械增壓有利于降低汽油機排放
汽油機起動和起動后暖機階段的混合氣需要特別加濃，造成大量的碳氫化合物和一氧化碳排放。如前所述，迅速提高催化轉(zhuǎn)化器的溫度，對于汽油機驅(qū)動的轎車滿足歐洲第三階段排放法規(guī)的要求具有特別重要的意義。渦輪增壓器會降低排氣溫度，使催化轉(zhuǎn)化器的溫度不能迅速升高，影響它的轉(zhuǎn)化凈化效率。如果采用機械增壓器，就沒有這個問題。
機械增壓器可以兼作二次空氣泵
ESS機械增壓套件
同樣是出于滿足歐洲第三階段排放法規(guī)要求的考慮，汽油機需要引入二次空氣系統(tǒng)。機械增壓器可以兼作二次空氣泵，減少了發(fā)動機成本。
機械增壓
機械增壓的汽油機成本
為了提高汽油機的升功率，可以采用機械增壓，也可以采用四氣門。對機械增壓的3.8L、兩氣門V6發(fā)動機跟非增壓的4.0L四氣門V8汽油機進行的比較表明，機械增壓的汽車具有較好的功率和扭矩，而且總體成本也比非增壓的四氣門汽油機汽車低。這是因為四氣門汽油機較為復(fù)雜，相關(guān)的工具費用也較高。
機械增壓在汽油機的應(yīng)用前景
前城市柴油公交車有別于一般柴油客車或貨車，因為其平均車速低，基本上不會或很少達到最高車速，加上怠速時間長，起步、加速、減速頻繁，發(fā)動機工況不斷地交替變換，所以也適合采用機械增壓。由于機械增壓和渦輪增壓的性能特點在許多方面是互補的，近年來在歐美國家的一些高檔轎車和大功率的柴油車上，正在進行將這兩種增壓器裝在同一輛車上的試驗。
本文我們?yōu)榇蠹疑钊胫v解了機械增壓的增壓原理、機械增壓器的構(gòu)造、機械增壓的汽車增壓、汽車機械增壓系統(tǒng)、機械增壓的增壓應(yīng)用、機械增壓有利于降低汽油機排放、機械增壓器可以兼作二次空氣泵、ESS機械增壓套件、機械增壓的汽油機成本、機械增壓在汽油機的應(yīng)用前景。希望對有需要的讀者有所幫助。
