目前的压气机大有将罗茨式与双螺杆式统一的趋势,罗茨压气机的转子采用了双螺杆的式样,让气流更平缓一些(相当于之前介绍的直齿齿轮和斜齿齿轮的区别),双螺杆压气机也采用了罗茨式的同步运转方式,降低直接接触带来的摩擦。但两者仍有区别。
罗茨压气机的气流是由上部进入,然后流入缸壁和转子下方组成的相对密闭的气室,两个转子旋转并减小气室空间,将空气向下挤出。这个过程中,气室内压力与压气机后方一致,故属于外压缩方式,有时会因气压的波动引起喘振,并因为两个转子并不是紧密结合,压气效率不高。而双螺杆压气机的空气是进入两个螺杆轴与缸壁密封的空间后,随着两个螺杆的啮合(非直接接触但缝隙极小),空间逐渐减小,当压缩到一定程度时,由另一侧的出口排出,这个过程中,空气已经明显压缩,所以属于内压缩方式,气流在排出时更为顺畅。 目前大部分机械增压车型多为罗茨式压气机,而部分高性能车及改装零件厂商则倾向双螺杆压气机。
伊顿TVS机械增压器转子,虽为双螺旋式样,但仍为罗茨结构
双螺杆机械增压器,两个转子啮合非常紧密
别忘了两个功臣 泄气阀
为了不让增压器的压力过大而造成发动机的失控,必须有一个部件来限制最大压力,这就是泄气阀,目前
的泄气阀可以通过ECU的信号来调节增压值。而在涡轮增压车型上,泄气阀还兼顾另外的作用,当发动机在高转速时收油,此时节气门开度变小,但涡轮因为惯性不能立即停止因而继续向发动机输入高压空气,如果不将这种情况加以控制,会损害涡轮和发动机,所以必须将此时产生的增压效果予以疏散,这就是泄气阀在涡轮增压发动机上的必要性。
左下方圆柱形装置及连杆即泄气阀
中冷器
由理想气体定律得出,气体在压缩时内能会增加,也就是温度升高,而同样气压下,气体密度会因温度升高而降低,所以将压缩后的高温气体降温,可以进一步的增加空气流量,而中冷器的作用就是将空气在进入气缸前降温,使发动机更多的吸入空气,并避免爆燃。经过机械增压之后的空气温度可以达到100℃,经过涡轮增压之后的温度就更高了,所以中冷器是个很有必要的部件。
谁能跑过谁?
增压,增加了很多动力,但是否可以大幅提升车速呢?我们分析下: 机械增压从一开始就将动力放大,所以起步时机械增压胜;
涡轮增压一开始有点懒,但转速足够大时,暴躁的涡轮绝不示弱,凭着较高增压值在中段扳回一局; 而自然吸气就不行了吗?当然不是。在转速较高时,机械增压的压气机的阻力会变大,变得很大,非常大,乃至要消耗1/4的动力,提升出来的动力此时也被自身消耗了;涡轮增压也不容乐观,虽然不需发动机的动力,但废气涡轮和扭曲的排气线路大大增加了排气压力,一样拖了后腿。而此时,自然吸气发动机在此时没有太大的负担,终于笑到了最后。
当然,以上三种情况只是虚拟的场景并非绝对情况,但同样功率的三种发动机确实有着上述的趋势。不过正常情况下很少有人踩到红线玩儿命跑,合理的使用扭矩区域,配以合适的档位,老老实实的行驶才是真正的生活,这也是增压装置真正带来的便利。 美日欧车系使用增压情况
曾经很长一段时间,很多欧系车出于经济性的考虑,乐于使用涡轮增压,典型代表即为大众-奥迪、沃尔沃、萨博。其中萨博是涡轮增压汽车的鼻祖,而大众-奥迪则较早的让国人体验了涡轮增压的喜怒哀乐。 美国人一直推崇大排量,对增压不太感冒,即便是选择,也更倾向直来直往的机械增压。
日系车型有着岛国特有的极端,民用车型使用五花八门的进气技术却偏偏不加增压,准赛车和改装界则重型涡轮大行其道,经常将动力翻倍。
而目前的增压形式已经没有“流派”的划分,一向看重机械增压的奔驰转向涡轮,看重自然吸气的宝马在世界形势下不免长叹息,也玩儿起了涡轮,而每天都把涡轮挂在嘴边恨不得叼着涡轮说话的大众,最近却将转向机械增压,并和宝马涡轮增压发动机一起获得十佳发动机称号。
奔驰曾经是机械增压的拥趸者
奔驰C级车尾,KOMPRESSOR为机械增压德文翻译,而目前广泛装备的CGI发动机都采用了涡轮增压