谈一谈机械式增压发动机为何鲜有使用

不知不觉的,汽车配置已经悄然发生了转变,就五年前来说,轿车还是自吸发动机的天下,涡轮增压其实早就有,但是并未如今天这么普遍。但在增压机异常普遍的今天,却很难能看到两大增压技术之一的机械增压。

相比于涡轮增压,恐怕很多人都未必知道机械增压,虽然机械增压要好很多,但为什么普及率很少呢?其实道理很简单,机械增压器的成本相对涡轮增压器较高,所有成本高的东西在商业中都是原罪。

首先我们搞清楚什么是增压,相比于自然吸气发动机,增压类发动机相当于多了一副鼓风机,增压器将空气压缩后送入气缸内,并喷出更多的油,空气和油量都被加大,自然动力会被提升。不同的是机械增压是通过皮带带动这台鼓风机、而涡轮增压则是用发动机排出的废气来驱动。

机械增压的优势:

懂了原理就容易明白它们各自的优势。相比于涡轮增压来说,由于机械增压器是和发动机曲轴直接连接的,所以只要发动机一启动,机械增压也就同时启动了。因此涡轮增压一直被诟病的涡轮迟滞这一缺陷在机械增压上并不存在。而同理,机械增压一定是全程增压的,发动机不停增压器就不能停的,所以它又拥有与自然吸气发动机一样的线性输出,不会产生涡轮增压介入时的突兀感。事实上很多大排量运动型车更愿意采用机械增压,比如奥迪的3.0L机械增压发动机,已获得更为流畅的线性输出。

而另一个优势则是省心,我们知道涡轮增压车型容易烧机油,是因为涡轮需要跟发动机的润滑系统连接,而涡轮转子的原理决定了不能完全密封,这就造成了烧机油不可避免。但机械增压器并不需要与润滑系统连接,不需要冷却、免维护,工作可靠且寿命长。

机械压缩器的三种形式:

鲁兹式机械增压:鲁兹式将空气吸入增压器后,由两个螺旋叶片将空气压缩,之后送入进气歧管。由于这种机械增压进风量巨大因此能提供非常强大的扭矩输出,因此它非常适合直线加速。但鲁兹式缺陷也非常明显,就是特别巨大,我们看美国电影里很多改装车的引擎盖上高耸起有特别高的一排进气口,这就是典型的鲁兹式机械增压了。

但由于体积巨大(基本都要突出机舱盖以外了),且只能间歇式吸入空气,因此量产车很少用它。

双螺旋式机械增压:双螺旋式跟鲁兹式非常像,但与鲁兹式不同的是,双螺旋式机械增压器能不间断的压缩空气,鲁兹式机械增压只能间歇性的吸入空气。这是因为双螺旋式的两个转子具有一定的锥度,因为锥度所以气道会逐渐变小,而空气随着气道的收窄,空间越小则压力越强,因此使得空气的压缩可以连续进行,这样既增加了压缩效率,又不至于太过巨大。

离心式机械增压:离心式机械增压器是与涡轮增压最像的一种了,它利用类似转子的叶轮提供动力,将空气高速吸入狭小的压缩机壳体内。由于空气在叶轮轮毂处被吸入,离心力会使得叶轮处于高速低压状态。当空气碰到这些叶片时就会减慢速度,从而增加压力。

所以离心式机械增压是三类机械增压器中压缩效率最高的,但温度也同样非常高,因此离心式涡轮增压器也需要加装中央冷却器。

机械增压缺点:

机械增压的优点是输出线性、没有涡轮迟滞和烧机油问题,但机械增压也有很多问题,或者说它的问题远大于涡轮增压器,否则也不会都抛弃使用它。

首先是体积大、生产工艺要求很高,美式改装的那种高耸出一大块就不说了,其他使用机械增压的车型如何布置发动机舱也是很考验设计师功力的事情,比如奥迪A7的那款3.0L机械增压,整个机舱被塞得满满当当。

体积大和工艺要求高的结果就是成本被推高,技术现金与否并不是主机厂选择的第一要素,便宜才是!

为什么机械增压成本高呢?

首先是协调:很多不懂车的人会认为涡轮更高科技,因为机械增压就是皮带或者链条带着转一下好了嘛,哪有什么技术含量啊。但其实因为要协调各部件的效果,因此机械增压的加工和安装精密度都远高于涡轮增压,因此造价更贵也就不奇怪了。

其次是油耗:涡轮增压是利用尾气推动涡轮叶片增压的,在原理上来说并不损耗发动机本身的油耗,毕竟是废物利用嘛。当然现实中由于种种原因还是会增加油耗的,只是没那么大而已。而机械增压哪怕低速时增压也依然会介入,低速时候喷油量自然大于自吸或者涡轮增压;

机械增压是皮带直接传动的,机械的连接就必定要损耗一定的动力,因此排量越大的发动机使用机械增压的效果越好,反之则不然。这点上来说涡轮较好,它不挑排量。所以我们发现机械增压大多数用到了性能车上,比如保时捷、奥迪还有很多美式肌肉车。

总而言之:相对涡轮增压来说,机械增压适合大排量高性能车,因为这类车压根不用在乎成本。但在小型车上,它的成本和体积问题使得厂家难以承受。

术业有专攻,省钱是王道,所以这才是涡轮增压占据压倒式地位的根本原因。

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