机械增压发动机,是直接利用引擎出力来驱动增压器,再将高密度空气送入汽缸内以提高引擎的输出功率的装置。
这个装置安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接,从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转,从而将空气增压吹到进气道机械增压,此类增压器是以不增加引擎排气量为前提,使动力轮输出提升的方法。
中文名 | 机械增压发动机 | 属 性 | 发动机 |
外文名 | Supercharger | 意 义 | 机械 |
机械增压器压缩机的驱动力来自引擎曲轴,一般都是利用皮带连接曲轴皮带轮,间接将曲轴运转的扭力带动增压器,达到增压目的。依构造不同,机械增压会经出现过许多种类,包括叶片式(Vane)、鲁氏(Roots)、温克尔(Wankle)等型式,而活塞运动最早也被认为是一种机械增压,时至今日,则以鲁氏增压器最被广泛使用,更是改装的大热门。
机械增压器由增压器本体(空气压缩机)、输入轴变速机构(如齿轮变速器、液态变速器等,“鲁式”增压器没有此装置)、传动机构(如皮带轮+皮带或链条轮+链条)等结构组成,如果需要还会安装中央冷却器来冷却压缩空气。
运转时,发动机曲轴通过链条或皮带驱动增压器本体中鼓入空气,经压缩的空气冷却后进入引擎的燃烧室中,与燃料混合,并压缩点火做功。由于压缩机的动力来自于发动机曲轴,引擎的功率会有一定的损耗,但也因此,装备机械增压器的发动机不存在涡轮增压发动机常有的涡轮迟滞现象。除此之外由于增压器转子的转速升降程度与曲轴的是同步的,因此泄压阀也成了非必需品。输入轴变速机构,以齿轮变速器为例,变速器由皮带轮/链条轮、主动齿轮、压缩机齿轮及壳体组成,一般会与增压器本体一体化。传动用的传动带/传动链缠绕在皮带轮/链条轮上,皮带轮/链条轮连接在一个主动齿轮上。而主动齿轮则会旋转压缩机齿轮。压缩机的转子可以有多种设计,但它的任务是吸入空气,将空气压入更小的空间,并注入进气岐管中。如果增压器的增压值较高、仅依靠进气管仍不足以带走压缩空气的热量的,还需要在进气道安装中央冷却器以冷却压缩空气。一般来说,机械增压器平均可提高46%的马力和31%的扭矩,但一些技术力量较强的厂商能使之提高50%-100%的马力及扭矩。
机械增压器有三种:鲁式(Roots)、双螺旋式和离心式。它们的主要区别在于压缩机的设计不同。鲁式和双螺旋式机械增压器使用不同类型的啮合凸缘来吸取空气,而离心式机械增压器使用叶轮吸入空气,有些类似于涡轮增压器。尽管这三种设计都能产生增压效果,但在效率上却有很大差别。
鲁式机械增压器
鲁式机械增压器最早的设计。在1860年由Philander和Francis Roots发明并申请了设计专利,目的是帮助矿井通道通风的机器,而非内燃机增压器(当时内燃机还没被发明)。内燃机发明后,1900年,Gottleib Daimler(戴姆勒汽车的创始人,日后与早期的奔驰合并为戴姆勒-奔驰)首次在汽车发动机中安装了“鲁式”机械增压器。
压缩机中的有两个凸缘转子,它们相互啮合。一般动力输入轴只连接一个凸缘,另一凸缘由连接输入轴的凸缘带动。当啮合凸缘旋转时,凸缘之间产生真空或负压,由此空气会被吸入,然后在增压器进气口和其排气口之间传送。大量的空气将进入进气歧管,并累积起来产生正压。但这种设计的增压器并不是连续不断地吸入空气,而是间歇式的(间歇很短但不能忽略),而且转子凸缘体笨重,需消耗较多的曲轴扭矩,效率并不高,而且这类增压器的压缩空气排出压缩机时会发出轰鸣声,一般需要安装降噪装置以降低噪音。
这种增压器一般体积庞大,常安装在发动机的顶部。一般多用于大型车。也深受以往的重度改装的美式肌肉车喜爱。
双螺旋式机械增压器
类似于“鲁式”机械增压器,双螺旋式机械增压器/罗茨风机通过两根类似于一组涡轮传动的啮合凸缘转子吸入空气,增压器中的空气也是通过转子凸缘集中起来吸入的。但不同的是,双螺旋式机械增压器还会压缩转子壳体内的空气。其原因在于这些转子具有锥度,这意味着随着空气从增压器进气口流向排气口,气道会变小。随着气道的收缩,空气便被压入到更小的空间,使得空气的压缩可以连续进行,提高增压器的效率,使得增压器不需要造得十分庞大。
不过,因转子凸缘的形制需要,在制造过程中需要精密的加工,这增加了增压器的制造成本。有些双螺旋式机械增压器与鲁式机械增压器一样,也放在发动机的上方,当然也可以放置在引擎的一侧。因原理与“鲁式”增压器的相似性,从排气口排出的压缩空气和“鲁式”增压器一样会呼呼作响,因此必须使用降噪技术消除这些声音。
离心式机械增压器
离心式机械增压器利用叶轮(一种类似于转子的装置)提供动力,将空气高速吸入狭小的压缩机壳体。叶轮与涡轮增压器压缩机的转子相似,其转速透过输入轴变速器的放大,可达5-6万转每分钟。由于空气在叶轮轮毂处被吸入,因此离心力会导致空气向外扩散。这些空气会使叶轮处于高速低压状态。扩压器是一组环绕叶轮的固定叶片,它会将高速低压的空气转换成低速高压的空气。当空气分子碰到这些叶片时,会减慢速度,从而降低气流速度以及增加压力。
这类增压的的效率是三类机械增压器中最高的,同时增压值一般也较前两类高,常常需要加装中央冷却器以降低压缩空气的温度。
由于这类增压器与涡轮增压器的高度相似性,不少人误认为这是一类涡轮增压器,不少人也称其为涡轮机械增压器。但严格来讲,从压缩机的驱动方式上,这就是不折不扣的一类机械增压器。
可以根据不同的设计需要去提高增压比,工作稳定,工作温度低!寿命长!成本低!动力没有滞后现象,动力输出非常流畅。在可以让发动机有限空间气缸内,在不同转速下获得更多的压缩空气,使燃料燃烧更加充分,减少了环境污染!不增加气缸数量和重量的同时提高了动力输出!是一种低成本,绿色环保的,可以迅速推广的一种技术!
技术现状:技术普及非常低!
由于装在发动机转动轴里面,需要消耗少量的部分动力,机械增压的自主SUV 试驾奇瑞瑞虎1.6S。
随着国内车船使用税的增高,油价的上涨,不少消费者感到用车的压力越来越大,而对于其中更追求动力的人群来说,这无疑是五雷轰顶。如今的“增压技术”便成为了救命稻草。增压技术能够帮助车身动力不变的情况下降低发动机的排量,并节省了油耗。这样对于车船使用税和燃油方面的支出便下降了一定的百分比。因此,第一款带机械增压的自主品牌suv奇瑞新瑞虎1.6S诞生了。
新瑞虎1.6S在成都车展正式上市后,被称为Facelift改款,全新的外观与内饰都是它的优势所在。而仅被称为Facelift改款,不能完全形容它的改变,最重要的是它的动力核心配备了1.6T机械增压发动机,此项改动相信是消费者最为心动的条件之一。
此次新瑞虎搭载的1.6T发动机与前代的1.8L与2.OL发动机相比,动力输出有了显著的提升。这款发动机采用了第五代罗茨式增压器,这种增压器的优势在于增压器壳体内装有两个转子,其中一个转子的轴承与皮带轮相连接,同时在皮带轮上有电磁离合器的装置,由计算机系统控制,当不需要增压时松开离合器即停止增压,从而减少了发动机驱动时不停工作带来的油耗损失。在第五代罗茨式增压器的帮助下,这款1.6T的发动机可以达到110kW的最大功率和205N·m的最大扭矩。从官方数据统计来看,新瑞虎的综合路况平均油耗为7.7L/100km。此外这款发动机与同排量发动机相比大约可以提升40%的动力,达到了2.4L自然吸气发动机的动力水平。
机械增压的自主SUV 试驾奇瑞瑞虎1.6S新瑞虎外形变动的大小从改款Facelift这个名字上就可以体现。从车前看去,进气格栅变为了倒梯形的设计,而进气格栅上的镀铬外边与前保险杠相连后,形成了“X”的外形。这样的变动使前车脸变得更加前卫,科技感彰显其中。再往两边观察,新瑞虎的前大灯采用了鹰眼式的风格,与前代相比硬朗了许多,而采用的LED灯光组使光线穿透力更强,在雨雾中也变得更加实用。侧面看上去,新瑞虎的线条变化不大,最大的区别要数车下新设计的7辐式合金轮圈了,这样的变动使新瑞虎比老款车型看上去更为Sport。而尾部新设计的后备胎罩集成了越野的风格,使整车从后部看上去硬派中不失时尚。
进入车内,给我最大的感觉是新瑞虎的内饰正在往舒适的方向不停努力着。它的全新内饰采用了软性设计比前代车型减少了大部分塑料感,而座椅的包裹度变得更加优越,这让新瑞虎驾驶或是乘坐起来显得更加运动。继续观察车内的每个细节,新瑞虎虽然安装的是多功能方向盘,但与国外品牌车型的多功能方向盘相比似乎显得有些简陋,不过功能就算略少一些,可按键周围的镀铬装饰条却大大提高了方向盘的品位,与内饰配合后彰显了自身“简约而不简单”的高档感。再看方向盘后的仪表板,依然延续了传统的四表盘,并且可显示瞬时油耗电子统计数字给驾驶员。到了中控台,新瑞虎设计了CD、USB接口等娱乐设施,下方的空调面板也采用了简单的旋转按钮式,虽然不算豪华,但操作很是简便。此外,新瑞虎在后视镜上设计的指南针也显示出自己的个性,对于越野一族来说,指南针的作用要远远在GPS导航之上。
从驾驶感而言,新瑞虎的离合器反弹力量略大。试验新瑞虎的提速能力,其最大的优势在于1挡起步时力量很大,跟老款的1.8L和2.OL发动机相比提升很多,而进入2挡后新瑞虎的速度提升便有些迟滞,并没有出现像1挡时强劲的推背感,发动机到达4000r/min挂入3挡,强大的动力再次爆发,为了保持高扭矩,我们一直将发动机的转速拉升,并没有挂入4挡。仔细观察了发动机的转速表,看到发动机的红线在7000r/min,当一直踩油加速时,却发现发动机转速到达了6500r/min时就已经进入了断油保护,这让我们享受加速的同时也略带了一些失望。总体而言,新瑞虎的动力完全改头换面,它在我们面前证明了自己的独特之处。
作为一款城市suv,新瑞虎的全新换代做得十分成功,不但提升了动力,而设计较软的减振系统也保证了城市中乘坐的舒适性。再加上高通过性和车内的大空间,对于经常喜欢出游的朋友来说,新瑞虎将成为最合适的伙伴之一。