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汽车机械增压系统结构与工作原理解析

2017-10-19老侯解车

今天我们首先来说说机械增压系统。现在的小排量涡轮增压系统比较常见,而机械增压系统却很少见到。其实,世界上最早的发动机增压系统就是机械增压系统,现在它主要应用在一些比较高端的车型的大排量发动机上。

什么是机械增压系统?

机械增压器(Supercharger)采用皮带与发动机曲轴皮带盘连接,利用发动机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,以此达到增压并使发动机输出动力变高的目的。

零部件,机械增压,动力系统

电控汽油喷射式发动机上所采用的一种机械增压系统示意图。图中机械增压器6为罗茨式压气机,由曲轴带轮12经传动带和电磁离合器带轮11驱动增压器6工作。空气经增压器增压后再经中冷器7降温,然后进入气缸。当发动机在小负荷下运转时不需要增压,这时电控单元(ECU)17根据节气门位置传感器3的信号,使电磁离合器断电,增压器停止工作。与此同时,电控单元向进气旁通阀5通电使其开启,空气经旁通阀及旁通管道进入气缸。爆燃传感器9安装在发动机机体上,它将发动机发生爆燃的信号传输给电控单元,电控单元则发出相应的指令减小点火提前角,以消除爆燃。

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机械增压器

机械增压器有三种型式。

01

离心式机械增压

这种机械增压与涡轮增压很像,只不过它不是用发动机的废气驱动,而是用发动机的皮带带动。它和涡轮增压增压原理相同,吸入空气靠离心力把空气加压,以达到压缩空气的目的。

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02

基本式机械增压

这种机械增压将空气吸入增压器内部,有两个螺旋状叶片将空气压缩,之后送到进气歧管里。这种机械增压能提供强大的扭矩输出。

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03

螺旋式增压

螺旋式增压的增压器是基本型的派生出来的,而且也长得很像,但它们的吸气压缩方式却截然不同。当空气被吸入增压器时,被螺旋状叶片强压入进气歧管内。

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现在比较常见的是螺旋式增压,它的优点是在各种转速下都能提供较好的增压效果,有效的提高发动机的功率和扭矩。

机械增压器的工作原理

机械增压器中最常见的双螺杆结构的机械增压,它是一种通过高容隙之间齿轮或转子的啮合来带动空气流动的一种压缩机。基本原理如下图。

经过机械增压器的压缩后发动机进气温度会升高很多,需要使用一个叫中冷器的东东来使用空气冷却下来,不然太热的空气到了气缸燃烧会引起爆震和其它疑难杂症。就像大热天大家都需要降温,不然会中暑一样道理。这一点与涡轮增压器是一样的,都需要中冷器来降低进气温度。

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机械增压的优缺点

机械增压的优点:

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,优点是“全时介入”,使其在低转速下便可获得增压,加速感受相当线性化没有增压迟滞感;

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机械增压的缺点:

依靠发动机曲轴带动的机械增压器,增加发动机负担(发动机负担越轻,转速提升越快),将损耗一定量发动机的动力,高转速损耗明显,燃油经济性降低,这点就不如涡轮增压系统好了。目前,普通轿车多采用单机械增压,而一些超跑为了获取更大动力,还搭载装配两台增压器的双增压发动机,这两个增压器各为一半汽缸服务。

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哪些车型在应用?

机械增压系统主要应用在一些大排气量的高端车型上,有些还与涡轮增压系统相组合,组成双增压系统。

奔驰C200k的1.8T

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奥迪的3.0T

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捷豹 4.0 V8 for XKR和XJR

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马自达 Miller Cycle V6

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斯巴鲁Pleo 0.66 four等。

点评:

机械增压系统是最早使用的增压系统,它的最大好处是在低转速下即可发挥增压作用,而这恰恰是涡轮增压的最大的短板。所以,机械增压与涡轮增压配合,可以使发动机既可在低转速时有较大的扭矩以适应起步、加速等需求,在高速时又有较好的经济性,是最佳的组合方式。

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