1.機械增壓 Supercharger
機械增壓器是直接透過皮帶連線到曲軸上驅動的壓氣機,因此沒有渦輪增壓的遲滯,隨發動機轉速提升隨時可以提供增壓壓力,但是機械增壓器有個缺點,由於是曲軸直接驅動,需要消耗發動機的功率,尤其是高轉速的時候消耗發動機功率太大,一般情況下高轉速的時候採用離合器把機械增壓器斷開,不讓它工作。因此機械增壓器一般只在中低轉速工作,需要額外消耗發動機的功率。圖1圖2
2.渦輪增壓 Turbocharger
渦輪增壓器器是利用排氣的能量驅動渦輪轉動然後帶動同軸的壓氣機輪轉動壓縮空氣。由於是採用原來浪費掉的排氣能量來驅動渦輪,因此不需要額外消耗發動機的輸出功率,效率比較高,可以在很高的發動機轉速工作(圖3-圖5)。渦輪增壓器的缺點是由於渦輪有慣性,所以排氣推動渦輪的時候存在渦輪遲滯(圖6顯示了兩個渦輪增壓遲滯的比較)。另外,由於排氣溫度很高,渦輪增壓器需要比較複雜的潤滑和冷卻系統。
3.兩種增壓器的應用情況
(1)一般應用車型
由於渦輪增壓器效率上明顯有優勢,因此目前大部分增壓發動機都採用渦輪增壓,結合小型化來實現降低油耗的目的。
而機械增壓器主要是為了提升效能,尤其是中低轉速的扭矩。在一些量產車型上有應用,但是不多。由於機械增壓器結構相對簡單,對安裝要求也比較靈活,因此在改裝市場上有很多應用。
目前主流的增壓發動機都是渦輪增壓的,就不一一舉例了。機械增壓的發動機屈指可數,比如奧迪A6的3.0TV6(剛剛上市的最新款A6已經改成渦輪增壓3.0T V6了),大眾PHIDEON3.0T V6(其實是奧迪A6的換殼車),日產Murano2.5T,捷豹路虎的3.0T V6和5.0T V8車型,這些車型都是機械增壓的。
可以看出來大多數機械增壓車型都是強調效能的,價格比較高。不過也有例外,日產有一個1.2T三缸發動機也採用了機械增壓,不過沒有在國內銷售。
(2)雙增壓的應用
還有一些車型為了提升低速響應同時兼顧高速的效率和效能,發動機的工程師專門設計了機械增壓+渦輪增壓的雙增壓系統。
舉兩個比較常見的量產發動機的例子:
a.大眾EA111雙增壓版本,功率125kW,用在尚酷這種小跑車上,不過現在已經停產。圖7
b.沃爾沃Drive-E 2.0T雙增壓版本T6,功率達到230kW,扭矩達到400Nm。用在XC90和其他沃爾沃T6版本車型上。圖8
(3)機械增壓器在馬自達壓燃發動機上的應用
馬自達在最新發布的第二代創馳藍天Skyactive X的2.0發動機上採用了機械增壓器。不過馬自達採用增壓器的主要目的不是提升效能,而是為發動機提供大量的空氣,從而使大負荷情況下的超級稀薄燃燒成為可能。因此馬自達特別說明這個不是傳統的機械增壓器,只是SPCCI火花塞控制壓燃系統高響應空氣控制裝置(圖9)。這個發動機預計會匹配最新款馬自達3,於2019年中上市,但是首先是在歐洲或者美國上市,到國內預計要明年了。
1.機械增壓 Supercharger
機械增壓器是直接透過皮帶連線到曲軸上驅動的壓氣機,因此沒有渦輪增壓的遲滯,隨發動機轉速提升隨時可以提供增壓壓力,但是機械增壓器有個缺點,由於是曲軸直接驅動,需要消耗發動機的功率,尤其是高轉速的時候消耗發動機功率太大,一般情況下高轉速的時候採用離合器把機械增壓器斷開,不讓它工作。因此機械增壓器一般只在中低轉速工作,需要額外消耗發動機的功率。圖1圖2
2.渦輪增壓 Turbocharger
渦輪增壓器器是利用排氣的能量驅動渦輪轉動然後帶動同軸的壓氣機輪轉動壓縮空氣。由於是採用原來浪費掉的排氣能量來驅動渦輪,因此不需要額外消耗發動機的輸出功率,效率比較高,可以在很高的發動機轉速工作(圖3-圖5)。渦輪增壓器的缺點是由於渦輪有慣性,所以排氣推動渦輪的時候存在渦輪遲滯(圖6顯示了兩個渦輪增壓遲滯的比較)。另外,由於排氣溫度很高,渦輪增壓器需要比較複雜的潤滑和冷卻系統。
3.兩種增壓器的應用情況
(1)一般應用車型
由於渦輪增壓器效率上明顯有優勢,因此目前大部分增壓發動機都採用渦輪增壓,結合小型化來實現降低油耗的目的。
而機械增壓器主要是為了提升效能,尤其是中低轉速的扭矩。在一些量產車型上有應用,但是不多。由於機械增壓器結構相對簡單,對安裝要求也比較靈活,因此在改裝市場上有很多應用。
目前主流的增壓發動機都是渦輪增壓的,就不一一舉例了。機械增壓的發動機屈指可數,比如奧迪A6的3.0TV6(剛剛上市的最新款A6已經改成渦輪增壓3.0T V6了),大眾PHIDEON3.0T V6(其實是奧迪A6的換殼車),日產Murano2.5T,捷豹路虎的3.0T V6和5.0T V8車型,這些車型都是機械增壓的。
可以看出來大多數機械增壓車型都是強調效能的,價格比較高。不過也有例外,日產有一個1.2T三缸發動機也採用了機械增壓,不過沒有在國內銷售。
(2)雙增壓的應用
還有一些車型為了提升低速響應同時兼顧高速的效率和效能,發動機的工程師專門設計了機械增壓+渦輪增壓的雙增壓系統。
舉兩個比較常見的量產發動機的例子:
a.大眾EA111雙增壓版本,功率125kW,用在尚酷這種小跑車上,不過現在已經停產。圖7
b.沃爾沃Drive-E 2.0T雙增壓版本T6,功率達到230kW,扭矩達到400Nm。用在XC90和其他沃爾沃T6版本車型上。圖8
(3)機械增壓器在馬自達壓燃發動機上的應用
馬自達在最新發布的第二代創馳藍天Skyactive X的2.0發動機上採用了機械增壓器。不過馬自達採用增壓器的主要目的不是提升效能,而是為發動機提供大量的空氣,從而使大負荷情況下的超級稀薄燃燒成為可能。因此馬自達特別說明這個不是傳統的機械增壓器,只是SPCCI火花塞控制壓燃系統高響應空氣控制裝置(圖9)。這個發動機預計會匹配最新款馬自達3,於2019年中上市,但是首先是在歐洲或者美國上市,到國內預計要明年了。