很多朋友不知道怎樣改動力，這篇文章介紹了發(fā)動機(jī)的改裝其中一項(xiàng)：
機(jī)械增壓是指針對自然進(jìn)氣引擎在高轉(zhuǎn)速區(qū)域會出現(xiàn)進(jìn)氣效率低落的問題，從最基本的關(guān)鍵點(diǎn)著手，也就是想辦法提升進(jìn)氣歧管內(nèi)的空氣壓力，以克服氣門干涉阻力，雖然進(jìn)氣歧管、氣門、凸輪軸的尺寸不變，但由于進(jìn)氣壓力增加的結(jié)果，讓每次氣門開啟時(shí)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(qiáng)大。
主要系統(tǒng)　　現(xiàn)今運(yùn)用在汽車的增壓系統(tǒng)有兩大主流

　　機(jī)械增壓（Super Charge）、渦輪增壓（Turbo Charge）

　　本文講解機(jī)械增壓方式，并分析其優(yōu)缺點(diǎn)。

　　機(jī)械增壓器（Super Charge）之構(gòu)造

　　機(jī)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(jī)械增壓器內(nèi)部葉片，以產(chǎn)生增壓空氣送入引擎進(jìn)氣歧管內(nèi)，整體結(jié)構(gòu)相當(dāng)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(jī)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(jìn)氣引擎相同，機(jī)件保養(yǎng)程序大同小異。

 

特性

　　機(jī)械增壓器（Super Charge）之特性

　　由于機(jī)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(chǔ)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(jī)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(shí)受限于引擎安裝空間，因此機(jī)械增壓器的工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)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(yuǎn)，同時(shí)機(jī)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(dāng)一方運(yùn)轉(zhuǎn)受阻的時(shí)候，必定會藉由皮帶傳輸而影響另一方的運(yùn)作，這就是機(jī)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(jī)械增壓器應(yīng)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(jī)械增壓器必須在低轉(zhuǎn)速就產(chǎn)生增壓效應(yīng)，通常引擎一脫離怠速區(qū)域，在1000rpm-1300rpm即能帶動機(jī)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(dá)成“高原型”引擎輸出功率曲線的目標(biāo)。

　　不過看似完美無缺的機(jī)械增壓系統(tǒng)，卻有一個(gè)小問題存在，由于機(jī)械增壓器的動力來源完全依靠引擎帶動，而引擎的負(fù)擔(dān)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(jī)的原因，若是方程式（formula）賽車，甚至連激活馬達(dá)、機(jī)油幫浦都改成外部連接，以減少對引擎造成的負(fù)擔(dān)，因此增壓器本身的運(yùn)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(fēng)阻力也會升高，當(dāng)阻力達(dá)到某一界限時(shí)，增壓器本身的阻力會讓引擎承受極大的負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重影響引擎轉(zhuǎn)速的提升，因此設(shè)計(jì)師必須在增壓值與引擎負(fù)擔(dān)之間取得妥協(xié)，以避免高增壓系統(tǒng)帶來的負(fù)面效應(yīng)。

　　目前歐洲生產(chǎn)的機(jī)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(jī)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(fù)壓轉(zhuǎn)變?yōu)檎龎旱膭×易兓c高壓，因此引擎內(nèi)部機(jī)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(yuǎn)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(diǎn)。

　　在引擎機(jī)件維持原有形式，不用額外制造高單價(jià)精密機(jī)件的情形下，機(jī)械增壓系統(tǒng)可以讓引擎動力輸出增進(jìn)20-40%，又不至于造成維修體系的負(fù)擔(dān)，因此各大車廠在近年都有開發(fā)機(jī)械增壓引擎的計(jì)劃，例如：BENZ、Jaugar、Aston Martin..等等歐洲高級車廠都采用機(jī)械增壓系統(tǒng)來延長現(xiàn)有引擎的生產(chǎn)壽命，并達(dá)成環(huán)保、省油、高效率的目標(biāo)，以大幅節(jié)省新引擎的開發(fā)費(fèi)用。

 

種類

　　機(jī)械增壓共分為3類

　　離心式機(jī)械增壓（Centrifugal Superchargers）：這種機(jī)械增壓與渦輪增壓很像，只不過它不是用發(fā)動機(jī)的廢氣驅(qū)動，而是用發(fā)動機(jī)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(dá)到壓縮空氣的目的。

　　基本式機(jī)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(jī)蓋上的突非常明顯，正如圖中這輛野馬跑車一

樣。這種機(jī)械增壓將空氣吸入增壓器內(nèi)部，有兩個(gè)螺旋狀葉片將空氣壓縮，之后送到進(jìn)氣歧管里。這種機(jī)械增壓能提供強(qiáng)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(gè)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(dāng)空氣被吸入

  

機(jī)械增壓

增壓器時(shí)，被螺旋狀葉片強(qiáng)壓入進(jìn)氣歧管內(nèi)。這種形式的增壓器對于提升各個(gè)轉(zhuǎn)速的馬力都很有效

 

增壓機(jī)械

　　機(jī)械增壓系統(tǒng)

　　機(jī)械增壓器

　　機(jī)械增壓器是一種強(qiáng)制性容積置換泵，簡稱容積泵。它跟渦輪增壓器一樣，可以增加進(jìn)氣管內(nèi)的空氣壓力和密度，往發(fā)動機(jī)內(nèi)壓入更多的空氣，使發(fā)動機(jī)每個(gè)循環(huán)可以燃燒更多的燃油，從而提高發(fā)動機(jī)的升功率和平均有效壓力，使汽車動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放都得到改善。 機(jī)械增壓器本質(zhì)上是一臺羅茨鼓風(fēng)機(jī)，有兩個(gè)轉(zhuǎn)子，每個(gè)轉(zhuǎn)子都扭轉(zhuǎn)一定的角度，例如60度以形成一個(gè)螺旋。這兩個(gè)轉(zhuǎn)子都由發(fā)動機(jī)曲軸通過皮帶驅(qū)動，與廢氣系統(tǒng)不相干。機(jī)械增壓器跟曲軸之間存在固定的傳動比。這兩個(gè)相向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子各有若干個(gè)突齒，在工作時(shí)互相嚙合。扭曲的轉(zhuǎn)子跟特殊設(shè)計(jì)的進(jìn)口和出口幾何形狀相結(jié)合，有助減少壓力波動，使空氣流動平穩(wěn)，工作時(shí)噪聲較低。這種設(shè)計(jì)也使其效率比傳統(tǒng)的羅茨鼓風(fēng)機(jī)為高。這種帶有螺旋式轉(zhuǎn)子和軸向進(jìn)口的機(jī)械增壓器可達(dá)到14,000r/min的轉(zhuǎn)速，從而縮小了體積。它可利用出口法蘭直接通過螺栓連接到進(jìn)氣管上去。機(jī)械增壓器通過它的置換體積和皮帶傳動比來跟發(fā)動機(jī)相匹配，同時(shí)能夠在任何發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下提供過量的空氣流。

　　機(jī)械增壓器在發(fā)動機(jī)的安裝

　　機(jī)械增壓器在汽油機(jī)上的安裝情況跟渦輪增壓器一樣，也可以帶中間冷卻器。這臺機(jī)械增壓器有個(gè)特殊設(shè)計(jì)的旁通閥，它是由發(fā)動機(jī)節(jié)氣門產(chǎn)生的真空度操縱。當(dāng)發(fā)動機(jī)不需增壓時(shí)，這個(gè)旁通閥就會使增壓空氣進(jìn)行環(huán)流，以便節(jié)省能源。發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)跟安裝機(jī)械增壓器的底座連成一體。由于每臺發(fā)動機(jī)都有獨(dú)特的安裝要求，所以大多機(jī)械增壓器都被設(shè)計(jì)成用于特定的發(fā)動機(jī)。

 

增壓原理

　　機(jī)械增壓器構(gòu)造

　　由于各類引擎的皮帶盤尺寸差異不大，同時(shí)受限于引擎安裝空間，因此機(jī)械增壓器的工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)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(yuǎn)，同時(shí)機(jī)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(dāng)一方運(yùn)轉(zhuǎn)受阻的時(shí)候，必定會藉由皮帶傳輸而影響另一方的運(yùn)作，這就是機(jī)械增壓器的特性。

　　不過看似完美無缺的機(jī)械增壓系統(tǒng)，卻有一個(gè)小問題存在，由于機(jī)械增壓器的動力來源完全依靠引擎帶動，而引擎的負(fù)擔(dān)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(jī)的原因，若是方程式（formula）賽車，甚至連激活馬達(dá)、機(jī)油幫浦都改成外部連接，以減少對引擎造成的負(fù)擔(dān)，因此增壓器本身的運(yùn)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(fēng)阻力也會升高，當(dāng)阻力達(dá)到某一界限時(shí)，增壓器本身的阻力會讓引擎承受極大的負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重影響引擎轉(zhuǎn)速的提升，因此設(shè)計(jì)師必須在增壓值與引擎負(fù)擔(dān)之間取得妥協(xié)，以避免高增壓系統(tǒng)帶來的負(fù)面效應(yīng)。 高增壓渦輪增壓系統(tǒng)必須讓引擎承受由負(fù)壓轉(zhuǎn)變?yōu)檎龎旱膭×易兓c高壓，因此引擎內(nèi)部機(jī)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(yuǎn)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(diǎn)。

　　在引擎機(jī)件維持原有形式，不用額外制造高單價(jià)精密機(jī)件的情形下，機(jī)械增壓系統(tǒng)可以讓引擎動力輸出增進(jìn)20-40%，又不至于造成維修體系的負(fù)擔(dān)，因此各大車廠在近年都有開發(fā)機(jī)械增壓引擎的計(jì)劃，例如：BENZ、Jaugar、AstonMartin..等等歐洲高級車廠都采用機(jī)械增壓系統(tǒng)來延長現(xiàn)有引擎的生產(chǎn)壽命，并達(dá)成環(huán)保、省油、高效率的目標(biāo)，以大幅節(jié)省新引擎的開發(fā)費(fèi)用。

 

汽車增壓

　　汽車機(jī)械增壓系統(tǒng)

　　汽車的增壓系統(tǒng)有兩大主流，機(jī)械增壓（SuperCharge）和渦輪增壓（TurboCharge）

　　機(jī)械增壓器之構(gòu)造，機(jī)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(jī)械增壓器內(nèi)部葉片，以產(chǎn)生增壓空氣送入引擎進(jìn)氣歧管內(nèi)，整體結(jié)構(gòu)相當(dāng)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(jī)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(jìn)氣引擎相同，機(jī)件保養(yǎng)程序大同小異。 機(jī)械增壓器（SuperCharge）之特性由于機(jī)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(chǔ)特性為：

　　引擎rpmX（R1/R2）=增壓器葉片之rpm

　　R1引擎皮帶盤之半徑

　　R2機(jī)械增壓器皮帶盤之半徑

　　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(jī)械增壓器應(yīng)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(jī)械增壓器必須在低轉(zhuǎn)速就產(chǎn)生增壓效應(yīng)，通常引擎一脫離怠速區(qū)域，在1000rpm-1300rpm即能帶動機(jī)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(dá)成“高原型”引擎輸出功率曲線的目標(biāo)。

 

增壓應(yīng)用

　　機(jī)械增壓內(nèi)部構(gòu)造

　　機(jī)械增壓有利汽油機(jī)的瞬時(shí)響應(yīng)特性

柴油機(jī)因?yàn)橐揽孔冑|(zhì)調(diào)節(jié)的方式調(diào)節(jié)扭矩，沒有節(jié)氣門，每個(gè)循環(huán)吸入的空氣量相差不大，其質(zhì)量流量的差異主要由轉(zhuǎn)速變動造成，所以柴油機(jī)的質(zhì)量流量跨度范圍只有6.5:1左右。相比之下，傳統(tǒng)的汽油機(jī)（指缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)GDI以外的汽油機(jī)）依靠變量調(diào)節(jié)的方式調(diào)節(jié)扭矩，通過節(jié)氣門調(diào)節(jié)空氣流量，隨?負(fù)荷的變動，每個(gè)循環(huán)吸入的空氣量相差很大，加上汽油機(jī)轉(zhuǎn)速的變動范圍比柴油機(jī)大得多，所以汽油機(jī)的質(zhì)量流量跨度范圍可達(dá)75:1，接近于柴油機(jī)這個(gè)指標(biāo)的12倍。這導(dǎo)致渦輪增壓汽油機(jī)的瞬時(shí)工況較差。而采用機(jī)械增壓就沒有這個(gè)問題。

　　缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)在低工況下的節(jié)氣門是全開，這跟柴油機(jī)差不多；只是在高工況下節(jié)氣門開度才會隨負(fù)荷變動而變動。所以GDI的質(zhì)量流量跨度范圍跟柴油機(jī)比較接近，也比較適合采用渦輪增壓。

機(jī)械增壓有利于降低汽油機(jī)排放　　

汽油機(jī)起動和起動后暖機(jī)階段的混合氣需要特別加濃，造成大量的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸寂欧?。如前所述，迅速提高催化轉(zhuǎn)化器的溫度，對于汽油機(jī)驅(qū)動的轎車滿足歐洲第三階段排放法規(guī)的要求具有特別重要的意義。渦輪增壓器會降低排氣溫度，使催化轉(zhuǎn)化器的溫度不能迅速升高，影響它的轉(zhuǎn)化凈化效率。如果采用機(jī)械增壓器，就沒有這個(gè)問題。

機(jī)械增壓器可以兼作二次空氣泵

　　ESS機(jī)械增壓套件

　　同樣是出于滿足歐洲第三階段排放法規(guī)要求的考慮，汽油機(jī)需要引入二次空氣系統(tǒng)。機(jī)械增壓器可以兼作二次空氣泵，減少了發(fā)動機(jī)成本。

機(jī)械增壓汽油機(jī)的成本

　　為了提高汽油機(jī)的升功率，可以采用機(jī)械增壓，也可以采用四氣門。對機(jī)械增壓的3.8L、兩氣門V6發(fā)動機(jī)跟非增壓的4.0L四氣門V8汽油機(jī)進(jìn)行的比較表明，機(jī)械增壓的汽車具有較好的功率和扭矩，而且總體成本也比非增壓的四氣門汽油機(jī)汽車低。這是因?yàn)樗臍忾T汽油機(jī)較為復(fù)雜，相關(guān)的工具費(fèi)用也較高。

機(jī)械增壓在汽油機(jī)的應(yīng)用前景

前城市柴油公交車有別于一般柴油客車或貨車，因?yàn)槠淦骄囁俚?，基本上不會或很少達(dá)到最高車速，加上怠速時(shí)間長，起步、加速、減速頻繁，發(fā)動機(jī)工況不斷地交替變換，所以也適合采用機(jī)械增壓。由于機(jī)械增壓和渦輪增壓的性能特點(diǎn)在許多方面是互補(bǔ)的，近年來在歐美國家的一些高檔轎車和大功率的柴油車上，正在進(jìn)行將這兩種增壓器裝在同一輛車上的試驗(yàn).