汽车机械增压发动机的技术特点
2017-03-01 08:24 艾森ECU升级(北京运营中心)
什么是机械增压
机械增压是指针对自然进气引擎在高转速区域会出现进气效率低落的问题,从最基本的关键点着手,也就是想办法提升进气歧管内的空气压力,以克服气门干涉阻力,虽然进气歧管、气门、凸轮轴的尺寸不变,但由于进气压力增加的结果,让每次气门开启时间内能挤入燃烧室的空气增加了,因此喷油量也能相对增加,让引擎的工作能量比增压之前更为强大。
增压原理
由于各类引擎的皮带盘尺寸差异不大,同时受限于引擎安装空间,因此机械增压器的工作转速远低于3,000rpm,与涡轮增压器经常处于10,000rpm以上超高转域的情形相去甚远,同时机械增压器转速是完全连动于引擎转速,两者呈现平起平坐的现象,形成一组稳定之等差数线,而且增压器与引擎之间会互相影响,当一方运转受阻的时候,必定会藉由皮带传输而影响另一方的运作,这就是机械增压器的特性。
不过看似完美无缺的机械增压系统,却有一个小问题存在,由于机械增压器的动力来源完全依靠引擎带动,而引擎的负担越轻,转速提升就越快,这就是为什么比赛用房车都事先拆除冷气压缩机的原因,若是方程式(formula)赛车,甚至连激活马达、机油帮浦都改成外部连接,以减少对引擎造成的负担,因此增压器本身的运转阻力必须越小越好,才不会拖累引擎的工作效率。
然而增压器产生的能量(增压值)与阻力成正比关系,如果一味追求增压值,虽然引擎输出的能量大增,但是相对的增压器内部叶片受风阻力也会升高,当阻力达到某一界限时,增压器本身的阻力会让引擎承受极大的负担,严重影响引擎转速的提升,因此设计师必须在增压值与引擎负担之间取得妥协,以避免高增压系统带来的负面效应。 高增压涡轮增压系统必须让引擎承受由负压转变为正压的剧烈变化与高压,因此引擎内部机件的材质与加工精密度要求很高,对于冷却、润滑系统的要求也远较一般引擎来得高,保养间隔短、手续繁杂、工作寿命短..等等都是高增压值涡轮引擎的缺点。
BENZ、Jaguar、AstonMartin..等等欧洲高级车厂都采用机械增压系统来延长现有引擎的生产寿命,并达成环保、省油、高效率的目标,以大幅节省新引擎的开发费用
机械增压与涡轮增压对比
机械增压与涡轮增压相差略大,它依靠的是的曲轴转动,通过一系列传动,带动增压器的压气机转子来压缩空气,也就是机械驱动压缩机转子,而非废气。机械增压器的其中一个转子的转轴与驱动的皮带轮连结,转子转轴的皮带轮上装有电磁离合器,在不需要增压时会放开离合器以停止增压,离合器则由计算机控制,以达到省油以及减少噪音的目的。
需要提到的一点就是机械增压齿轮转速与曲轴皮带轮不是1:1输出,跟手动波箱变速同理,大齿轮带小齿轮时,小齿轮的转速会更块,以这种配合,增压器齿轮可以实现几倍的于曲轴皮带轮的转速来提高压缩值。
涡轮原理
从以上的原理介绍中,涡轮增压比较明显的优势是在两个增压方式上,涡轮增压属于在没有消耗的基础上增加了进气量,而机械增压则是损耗了一部分的动力,好吧,这么说吧,涡轮增压就是:又想马儿跑得好,又想马儿不吃草,而机械增压则可以认为(忽略可行性)是马儿一边吃草一边跑。但各种方式都有自己的特点,主要看需求者的意愿!