机械增压的工作原理.docx

机械增压的工作原理机械增压的特性机械增压与涡轮增压在动力输出上有着明显的区别，前者有接近自然进气的线性输出，而后者则因为有涡轮迟滞的现象，出力相对多一点突兀，没那么线性。因为机械增压的作动原理， 使其在低转速下便可获得增压。 增压的动力输出也与曲轴转速成一定的比例，即机械增压引擎的动力输出随着转速的提高，也随之增强。因此机械增压引擎的出力表现与自然气极为相似，却能拥有较大的马力与扭力。由于机械增压器采用皮带驱动的特性， 因此增压器内部叶片转速与引擎转速是完全同步的，基础特性为：引擎 rpm X（R1/R2）= 增压器叶片之 rpmR1 引擎皮带盘之半径R2 机械增压器皮带盘之半径而机械增压器由于利用引擎转速来带动机械增压器内部机构。 其整体结构简单， 工作温度介于 70 -100，比起靠废气驱动的涡轮增压器的 400 -900的高温工作环境要舒服得多。因此，机械增压系统对于冷却系统、润滑系统的要求与 NA 引擎基本相同，机件保养程序也大同小异。此外，机械增压优点为体积小，不需修改引擎本体、安装容易，因此在美国的改装界也颇受欢迎。原本为大排气量 NA 设计的车辆，尤其适合改装。房车赛的赛车在改装时要拆除空调压缩机，而方程式（Formula）赛车，甚至连启动马达、机油泵都改成外部连接，目的都是为了减少对引擎造成的负担。依靠发动机动力带动的机械增压器，与以上部件一样，都会给发动机带来额外的负担。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，发动机转速提升才能更快。然而，机械增压器的进风量与阻力成正比关系。当使用高增压时，虽然引擎输出的能量大增，但相对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，这个阻力会使引擎承受极大的负荷，严重影响转速的提升。因此，机械增压必须在增压值与引擎负荷间取得平衡，以避免高增压带来的负面效应。机械增压针对自然进气（NA）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，这就是增压（Charge）的基本原理。现今运用在汽车的增压系统有两大主流机械增压（Super Charge） 、涡轮增压（Turbo Charge）本文将机械增压方式，并分析其优缺点。机械增压器（Super Charge）之构造机械增压器采用皮带与引擎曲轴皮带盘连接， 利用引擎转速来带动机械增压器内部叶片，以产生增压空气送入引擎进气歧管内，整体结构相当简单，工作温度界于 70-100，不同于涡轮增压器靠引擎排放的废气驱动，必须接触 400-900的高温废气，因此机械增压系统对于冷却系统、润滑油脂的要求与 NA 自然进气引擎相同，机件保养程序大同小异。机械增压器（Super Charge）之特性由于机械增压器采用皮带驱动的特性， 因此增压器内部叶片转速与引擎转速是完全同步的，基础特性为：引擎 rpm X（R1/R2）= 增压器叶片之 rpmR1 引擎皮带盘之半径R2 机械增压器皮带盘之半径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 30,000rpm，与涡轮增压器经常处于 100,000rpm 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。由于制造成本的限制，市售车辆的引擎最高转速多半维持在 7500rpm 以下，理想的机械增压器应该在 1000rpm-7500rpm 的引擎工作区域之内，产生一足够且稳定之增压值，让引擎输出提升 20-40%，因此机械增压器必须在低转速就产生增压效应，通常引擎一脱离怠速区域，在 1000rpm-1300rpm 即能带动机械增压器产生增压效果，并延续至引擎最高转速，因此整体增压曲线是呈现一缓步上升之平滑曲线， 经由供油程序与泄压阀的调整， 即可达成高原型引擎输出功率曲线的目标。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