肌肉車的機械增壓

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針對自然進氣（NA）引擎在高轉(zhuǎn)速區(qū)域會出現(xiàn)進氣效率低落的問題，從最基本的關(guān)鍵點著手，也就是想辦法提升進氣歧管內(nèi)的空氣壓力，以克服氣門干涉阻力，雖然進氣歧管、氣門、凸輪軸的尺寸不變，但由于進氣壓力增加的結(jié)果，讓每次氣門開啟時間內(nèi)能擠入燃燒室的空氣增加了，因此噴油量也能相對增加，讓引擎的工作能量比增壓之前更為強大，這就是增壓（Charge）的基本原理。 　　現(xiàn)今運用在汽車的增壓系統(tǒng)有兩大主流 　　機械增壓（Super Charge）、渦輪增壓（Turbo Charge） 　　本文將機械增壓方式，并分析其優(yōu)缺點。 　　機械增壓器（Super Charge）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（Super Charge）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，基礎特性為： 　　引擎rpm X（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30,000rpm，與渦輪增壓器經(jīng)常處于100,000rpm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。 　　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，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。 　　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，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)部葉片受風阻力也會升高，當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，嚴重影響引擎轉(zhuǎn)速的提升，因此設計師必須在增壓值與引擎負擔之間取得妥協(xié)，以避免高增壓系統(tǒng)帶來的負面效應。 　　目前歐洲生產(chǎn)的機械增壓系統(tǒng)多半采取0.3-0.5kg/c㎡的低增壓，著重在于低轉(zhuǎn)速扭力輸出與中高轉(zhuǎn)速“高原型”馬力輸出，而臺灣“特嘉”研發(fā)的新式低阻抗增壓器可以產(chǎn)生0.6-0.9kg/c㎡的中度增壓值，動力提升的幅度更為顯著，雖然機械增壓系統(tǒng)在現(xiàn)階段仍然無法突破1.0kg/c㎡的高增壓范圍，而渦輪增壓早已突破2.0kg/c㎡的超增壓境界，單就效率而言，渦輪增壓系統(tǒng)可以用“倍數(shù)”來提升引擎輸出，但是兩者在結(jié)構(gòu)上無法相提并論。 　　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�與高壓，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。 　　在引擎機件維持原有形式，不用額外制造高單價精密機件的情形下，機械增壓系統(tǒng)可以讓引擎動力輸出增進20-40%，又不至于造成維修體系的負擔，因此各大車廠在近年都有開發(fā)機械增壓引擎的計劃，例如：BENZ、Jaugar、Aston Martin..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。 　　機械增壓的種類 　　機械增壓共分為3類 　　離心式機械增壓（Centrifugal Superchargers）：這種機械增壓與渦輪增壓很像，只不過它不是用發(fā)動機的廢氣驅(qū)動，而是用發(fā)動機的皮帶帶動。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，以達到壓縮空氣的目的。 　　基本式機械增壓（Roots Superchargers）：你經(jīng)常能在60到70年代的肌肉車上看到看到這東西，它從發(fā)動機蓋上的突非常明顯，正如圖中這輛野馬跑車一 樣。這種機械增壓將空氣吸入增壓器內(nèi)部，有兩個螺旋狀葉片將空氣壓縮，之后送到進氣歧管里。這種機械增壓能提供強大的扭矩輸出。它在加速比賽和街道競賽中十分流行。 　　螺旋式增壓器（Screw Superchargers）：這個形式的增壓器是基本型的派生出來的，而且也長得很像，但它們的吸氣壓縮方式卻截然不同。當空氣被吸入 增壓器時，被螺旋狀葉片強壓入進氣歧管內(nèi)。這種形式的增壓器對于提升各個轉(zhuǎn)速的馬力都很有效

回答者：2016-03-25 00:00