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裝用在汽車上的增壓器，起初都是機械增壓，在剛發明時被稱超級增壓器(Supercharge)，后來渦輪增壓發明之后為了區別兩者，起初渦輪增壓器被稱為Turbo Supercharger，機械增壓則被稱為 Mechanical Supercharger。久而久之，兩者就分別被簡化為Turbocharger與Supercharger了! 機械增壓器壓縮機的驅動力來自發動機曲軸。一般都是利用皮帶連接曲軸皮帶輪，以曲軸運轉的扭力帶動增壓器，達到增壓目的。根據構造不同，機械增壓曾經出現過許多種類型，包括:葉片式(Vane)、魯茲(Roots)、溫克爾(Wankle) 等型式。不過，現在較為常見的為前兩種。 魯茲增壓器有雙葉、三葉轉子兩種型式，目前以雙葉轉子較普遍，其構造是在橢圓形的殼體中裝兩個繭形的轉子，轉子之間保有極小的間隙而不直接接觸。兩轉子借由螺旋齒輪連動，其中一個轉子的轉軸與驅動的皮帶輪連接，轉子轉軸的皮帶輪上裝有電磁離合器，在不需要增壓時即放開離合器以停止增壓。離合器的開合則由計算機控制以達到省油的目的。 而葉片式( 亦有稱為渦流式) 的本體就是屬于葉片式本體的一種。其運作方式主要是利用三個可根據不同離心力而改變轉速的行星齒輪組帶動進氣葉片。透過齒輪組與葉片軸心的相互磨擦，提高軸心轉速并進一步提高進氣葉片的速度，以獲得持續不斷的增壓反應。換句話說，就是發動機轉速愈高，進氣葉片的轉速也能跟著提高。 機械增壓的特性: 機械增壓與渦輪增壓在動力輸出上有著明顯的區別，前者有接近自然進氣的線性輸出，而后者則因為有渦輪遲滯的現象，出力相對多一點突兀，沒那么線性。 因為機械增壓的作動原理，使其在低轉速下便可獲得增壓。增壓的動力輸出也與曲軸轉速成一定的比例，即機械增壓引擎的動力輸出隨著轉速的提高，也隨之增強。因此機械增壓引擎的出力表現與自然氣極為相似，卻能擁有較大的馬力與扭力。 由于機械增壓器采用皮帶驅動的特性，因此增壓器內部葉片轉速與引擎轉速是完全同步的，基礎特性為: 引擎rpm X(R1/R2)= 增壓器葉片之rpm ??R1 引擎皮帶盤之半徑 ??R2 機械增壓器皮帶盤之半徑 而機械增壓器由于利用引擎轉速來帶動機械增壓器內部機構。其整體結構簡單，工作溫度介于70℃ -100℃，比起靠廢氣驅動的渦輪增壓器的400℃ -900℃的高溫工作環境要舒服得多。因此，機械增壓系統對于冷卻系統、潤滑系統的要求與NA 引擎基本相同，機件保養程序也大同小異。 此外，機械增壓優點為體積小，不需修改引擎本體、安裝容易，因此在美國的改裝界也頗受歡迎。原本為大排氣量NA 設計的車輛，尤其適合改裝。 房車賽的賽車在改裝時要拆除空調壓縮機，而方程式(Formula)賽車，甚至連啟動馬達、機油泵都改成外部連接，目的都是為了減少對引擎造成的負擔。 依靠發動機動力帶動的機械增壓器，與以上部件一樣，都會給發動機帶來額外的負擔。因此，增壓器本身的運轉阻力必須越小越好，才不會拖累引擎的工作效率，發動機轉速提升才能更快。 然而，機械增壓器的進風量與阻力成正比關系。當使用高增壓時，雖然引擎輸出的能量大增，但相對增壓器內部葉片受風阻力也會升高，當阻力達到某一界限時，這個阻力會使引擎承受極大的負荷，嚴重影響轉速的提升。因此，機械增壓必須在增壓值與引擎負荷間取得平衡，以避免高增壓帶來的負面效應。 目前，歐洲設計的機械增壓多為介于0.3-0.5bar的低增壓，著重在低轉速扭力輸出與中高轉速“高原型”馬力輸出。而臺灣“特嘉”研發的新式高效率增壓器可以產生0.6-1.2bar 的中度增壓值，動力提升的幅度更為顯著。雖然機械增壓系統在現階段仍然無法突破1.5bar 的高增壓范圍，而渦輪增壓早已突破2.2bar 的超高壓境界，單就效率而言，渦輪增壓系統可以用“倍數”來提升引擎輸出，但要付出的金錢、維護，以及周邊整合也是機械增壓的數倍，孰優孰劣，就請各位讀者自行評斷。 機械增壓: 針對自然進氣(NA)引擎在高轉速區域會出現進氣效率低落的問題，從最基本的關鍵點著手，也就是想辦法提升進氣歧管內的空氣壓力，以克服氣門干涉阻力，雖然進氣歧管、氣門、凸輪軸的尺寸不變，但由于進氣壓力增加的結果，讓每次氣門開啟時間內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大，這就是增壓(Charge)的基本原理。 現今運用在汽車的增壓系統有兩大主流 機械增壓(Super Charge)、渦輪增壓(Turbo Charge) 本文將機械增壓方式，并分析其優缺點。 機械增壓器(Super Charge)之構造 機械增壓器采用皮帶與引擎曲軸皮帶盤連接，利用引擎轉速來帶動機械增壓器內部葉片，以產生增壓空氣送入引擎進氣歧管內，整體結構相當簡單，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動，必須接觸400℃-900℃的高溫廢氣，因此機械增壓系統對于冷卻系統、潤滑油脂的要求與NA自然進氣引擎相同，機件保養程序大同小異。 機械增壓器(Super Charge)之特性 由于機械增壓器采用皮帶驅動的特性，因此增壓器內部葉片轉速與引擎轉速是完全同步的，基礎特性為: 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，同時受限于引擎安裝空間，因此機械增壓器的工作轉速遠低于30,000rpm，與渦輪增壓器經常處于100,000rpm以上超高轉域的情形相去甚遠，同時機械增壓器轉速是完全連動于引擎轉速，兩者呈現平起平坐的現象，形成一組穩定之等差數線，而且增壓器與引擎之間會互相影響，當一方運轉受阻的時候，必定會藉由皮帶傳輸而影響另一方的運作，這就是機械增壓器的特性。 由于制造成本的限制，市售車輛的引擎最高轉速多半維持在7500rpm以下，理想的機械增壓器應該在1000rpm-7500rpm的引擎工作區域之內，產生一足夠且穩定之增壓值，讓引擎輸出提升20-40%，因此機械增壓器必須在低轉速就產生增壓效應，通常引擎一脫離怠速區域，在1000rpm-1300rpm即能帶動機械增壓器產生增壓效果，并延續至引擎最高轉速，因此整體增壓曲線是呈現一緩步上升之平滑曲線，經由供油程序與泄壓閥的調整，即可達成“高原型”引擎輸出功率曲線的目標。 不過看似完美無缺的機械增壓系統，卻有一個小問題存在，由于機械增壓器的動力來源完全依靠引擎帶動，而引擎的負擔越輕，轉速提升就越快，這就是為什么比賽用房車都事先拆除冷氣壓縮機的原因，若是方程式(formula)賽車，甚至連激活馬達、機油幫浦都改成外部連接，以減少對引擎造成的負擔，因此增壓器本身的運轉阻力必須越小越好，才不會拖累引擎的工作效率。 然而增壓器產生的能量(增壓值)與阻力成正比關系，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部葉片受風阻力也會升高，當阻力達到某一界限時，增壓器本身的阻力會讓引擎承受極大的負擔，嚴重影響引擎轉速的提升，因此設計師必須在增壓值與引擎負擔之間取得妥協，以避免高增壓系統帶來的負面效應。 目前歐洲生產的機械增壓系統多半采取0.3-0.5kg/c㎡的低增壓，著重在于低轉速扭力輸出與中高轉速“高原型”馬力輸出，而臺灣“特嘉”研發的新式低阻抗增壓器可以產生0.6-0.9kg/c㎡的中度增壓值，動力提升的幅度更為顯著，雖然機械增壓系統在現階段仍然無法突破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，渦輪增壓系統可以用“倍數”來提升引擎輸出，但是兩者在結構上無法相提并論。 高增壓渦輪增壓系統必須讓引擎承受由負壓轉變為正壓的劇烈變化與高壓，因此引擎內部機件的材質與加工精密度要求很高，對于冷卻、潤滑系統的要求也遠較一般引擎來得高，保養間隔短、手續繁雜、工作壽命短..等等都是高增壓值渦輪引擎的缺點。 在引擎機件維持原有形式，不用額外制造高單價精密機件的情形下，機械增壓系統可以讓引擎動力輸出增進20-40%，又不至于造成維修體系的負擔，因此各大車廠在近年都有開發機械增壓引擎的計劃，例如:BENZ、Jaugar、Aston Martin..等等歐洲高級車廠都采用機械增壓系統來延長現有引擎的生產壽命，并達成環保、省油、高效率的目標，以大幅節省新引擎的開發費用。 機械增壓的種類 機械增壓共分為3類 離心式機械增壓(Centrifugal Superchargers):這種機械增壓與渦輪增壓很像，只不過它不是用發動機的廢氣驅動，而是用發動機的皮帶帶動。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，以達到壓縮空氣的目的。 基本式機械增壓(Roots Superchargers):你經常能在60到70年代的肌肉車上看到看到這東西，它從發動機蓋上的突非常明顯，正如圖中這輛野馬跑車一樣。這種機械增壓將空氣吸入增壓器內部，有兩個螺旋狀葉片將空氣壓縮，之后送到進氣歧管里。這種機械增壓能提供強大的扭矩輸出。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。當空氣被吸入增壓器時，被螺旋狀葉片強壓入進氣歧管內。這種形式的增壓器對于提升各個轉速的馬力都很有效

回答者：trangariets2016-09-23 00:00