关于发动机的增压技术，你是不是知道“T”？（下）

      上周分享了常见进气方式的前两种：自然吸气和涡轮增压，没看过的师傅，可以先看过以后，再继续往下看哦！

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 关于发动机增压技术，你是不是知道“T”？（上）

接下来咱们接着分享第三种：机械增压

第三：机械增压

      机械增压器通常采用皮带与发动机曲轴的皮带轮相连，利用曲轴的旋转来带动机械增压器内部的叶片转动，旋转的叶片将产生的增压空气送入进气歧管内。

 

机械增压又可分为三类：鲁式、双螺旋式、离心式

鲁式机械增压：

      鲁氏机械增压器是机械增压家族中最先设计的，早在1860年就被发明出来并且申请专利了，最先的目的是用于矿井内部通道的通风。1900年首次在汽车发动机中安装了鲁氏机械增压器。

      鲁氏增压机中有两个凸缘转子，它们相互啮合。当主动轴啮合被动轴凸缘旋转时，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。但这种设计的增压器并不是连续不断地吸入空气，而是间歇式的吸入（虽然间歇很短），而且转子凸缘体笨重，需消耗较多的曲轴扭矩，效率并不高。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。

由于鲁式机械增压器通常体积都比较大，一般安装在发动机的顶部。因为可以装在发动机盖的外面，所以在大马力的汽车中很受欢迎。不过，却是效率最低的机械增压器，原因有两方面：一方面它重量较大，增加了轿车的重量，另一方面则是只能间歇地吸入空气，并不能顺畅地连续吸入空气。

双螺旋式机械增压器：

      双螺旋式机械增压器又被称为罗茨鼓风机，和鲁氏机械增压器十分相似，双螺旋式机械增压器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。

      和鲁氏增压器不同的是，双螺旋式机械增压器会不间断的压缩转子壳体内的空气，而不会像鲁氏增压器间歇式的吸入空气。其原因在于这些转子具有一定锥度，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，这样既提高增压器的压缩效率，又使得增压器不需要造得十分庞大。

 

      由于转子凸缘的形制的需要，在制造过程中需要进行精密加工，使得这款增压器的制造成本上升。与鲁氏机械增压器一样，双螺旋是增压器一般都安装在发动机的上方，也有部分的会选择安装在发动机的一侧。因其工作原理与鲁氏增压器十分相似，从排气口排出的压缩空气会和鲁氏增压器一样会发出轰鸣声，一般都须使用降噪装置消除这些声音。

离心式机械增压器：

       离心式机械增压器通过利用叶轮的旋转，将空气高速吸入狭小的压缩机壳体。其叶轮的形状与涡轮增压器压缩机的转子十分相似，它的转速透过输入轴变速器的放大，可达每分钟5-6万转。空气在叶轮轮毂处被吸入，叶轮旋转产生的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。和任何离心式增压器一样，在发动机低转速的时候提供很小范围的增压来辅助发动机进行工作，并且在发动机减速的时候，空气会旁通。在发动机的任何工作速度下都能提供有效地增压值。

       离心式实际上在低转速区间不能和鲁氏、双螺旋式机械增压器一样供给足够的氧气去提供燃烧，所以离心式机械增压器被考虑用在大排量的发动机上，而且在启动阶段不需要过多的强制进气的发动机进行匹配，这样也可以避免了轮胎在发动机启动阶段的打滑。

机械增压优点

 

机械增压缺点

      相比于机械增压的优点而言，机械增压的缺点是不是就没那么明显了？明显涡轮增压的缺点比机械增压的缺点更大。实际市场情况呢？

      机械增压的制造受制于叶片的设计和整体的强度，除了驱动齿轮之外，所有零部件都需要高强度合金造成，成本非常高，现在市面主要是奥迪、捷豹、路虎的车型上有使用机械增压。

      不仅仅制造成本高，机械增压因为其结构原因，在高速运转时会产生大量摩擦，噪音和震动会比涡轮或者自然吸气车型大，所以同时还要兼顾隔音和震动方面的处理，在NVH方面就要下更多的功夫。

同时在发动机高负荷运转时会消耗较多动力，这样到了高转速反而会“拖累”发动机。

归于制造成本、机械增压的本身特性、噪音震动等原因，注定机械增压并不适用于大部分普通家用车，只适合为大排量、性能车加持动力，而普通老百姓只能玩玩涡轮了。

以上只是发动机的三种进气方式，自然吸气、涡轮增压、机械增压。

但是你一定还听过另一个词：双增压；

双增压技术常见有两种：

• 二级增压系统

对要求升功率较大的柴油机，需要采用高压比增压系统，某些特种发动机需要达到的压比（压气机的出口总压与进口总压之比）甚至要达到6以上。于是就引进了二级可调增压技术。在实际使用中，双涡轮增压发动机通常都装备在直列6缸或V型等排量较大的发动机上。

二级可调增压技术即在一台发动机上安装两台涡轮增压器。

高压级增压器为一个小增压器，低压级增压器为一个大增压器。

废气流量分配阀能够对低压级和高压级增压器涡轮级的流量进行分配。在柴油机的低转速工况，废气流量分配阀把废气全部分给较小的低压级增压器，二级增压器的涡轮级处于串联工作状态。

在柴油机中高转速工况，废气流量分配阀开启，把一部分废气分给低压级涡轮，随着废气流量的增加，分配给低压级的废气流量加大，在这种工况下低压、高压二级增压器的涡轮机处于并联工作状态。二级增压器的压气机不论在柴油机的低速区还是高速区始终处于串联工作状态。

 

 

二级增压系统优点

二级增压系统缺点

• 复合式双增压涡轮系统

      前文说到涡轮增压器在低转速时有迟滞现象，但高速时增压值大，发动机动力提升明显，而且基本不消耗发动机的动力；而机械增压器，是发动机运转直接驱动涡轮，没有涡轮增压的迟滞，但是是损耗部分动力、增压值较低。

      复合式双增压发动机就是把机械增压器与涡轮增压器结合在一起。将机械增压器安装到发动机进气系统上，涡轮增压器安装在排气系统上，从而保证发动机在低速、中速和高速时都能有较好的增压效果。

       混合式增压发动机在大功率柴油机上采用比较多，汽油机上采用双增压系统（复合增压系统）的车型较少，大众的1.4 TSI发动机采用了了这一系统。该款发动机兼顾了低速扭力输出和高速功率输出。在低转速时，由机械增压提供大部分的增压压力，在1500rpm时，两个增压器同时提供增压压力。

       随着转速的提高，涡轮增压器能使发动机获得更大的功率，与此同时，机械增压器的增压压力逐渐降低。机械增压通过电磁离合器控制，它与水泵集合在一起。在转速超过3500rpm时，由涡轮增压器提供所有的增压压力，此时机械增压器在电磁离合器的作用下完全与发动机分离，防止消耗发动机功率）其发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小，但是由于其结构太复杂，技术含量高，维修保养不容易，因此也很难普及。

       双增压系统，其实远不止常见的已经投入使用的二级增压与复合式增压两种。还有电辅助+涡轮增压系统、基于VGT二级涡轮可调增压系统。而主流的研究方向也是电辅助+涡轮增压系统（又分为电驱动压气机增压器、电动涡轮增压器）就不再细说了。

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