增压器

增压器是一种用于往复式引擎（或称活塞式引擎）的辅助装置。引擎产生动力的条件是空气中的氧与燃料的燃烧，由于一定大气压力下一单位的含氧量是固定的，同时一般的自然进气引擎是依靠活塞运动产生的压力差将空气或空气与燃油的混合气吸进汽缸，压力差有其上限，使得自然进气引擎的动力被大气压力局限，因此有了增压器的使用，装设增压器提高引擎进气的压力以增加其中氧气的含量，通常可以使同排气量的引擎增加20%-50%甚至更高的输出马力；最新的增压器技术，能降低油耗。

型式

• 涡轮增压器（turbocharger）
  • 运作原理：将引擎排气导引到涡轮，涡轮叶片由废气推动旋转，带动另一边位于进气段的压缩叶片跟著旋转，从而增加进气压力，达到增压效果。
  • 优点：不耗用引擎输出功率，效率较高。适用于高回转。
  • 缺点：因为利用引擎排气，会有涡轮迟滞（turbo lag）的现象，从第二次世界大战时期以来一直是发展上的一大瓶颈，目前有双涡轮系统和可变几何涡轮增压器来改善，但仍不完全。且叶片直接接触高温的废气，使用的材料必须能够在高转速与高温下持续工作，滚珠轴承因高转速，也是在高温下工作，若无良好的冷却与润滑系统，会严重缩短涡轮增压器的寿命。

• 机械增压器（supercharger）
  • 运作原理：利用传动装置，由引擎曲轴的动力带动压缩机叶片旋转，增加进气压力，达到增压效果。传动装置包括皮带、齿轮变速箱或者是液态变速箱等。
  • 优点：不会有迟滞现象，动力输出较容易控制。适用于低回转。
  • 缺点：会耗用引擎输出功率，尤其是使用于高空飞行的飞机时，消耗掉的马力比例相当高，效率较差。

• 电动增压器（electric supercharger）
  • 运作原理：直接用电动马达来带动叶片旋转、加压空气。
  • 优点：不会有迟滞现象，动力输出很好控制。电能是可以储存的能源，可以在输出需求低时预先储存所需能源，也可以用再生制动获得；机械增压器的能量就不能预先储存。
  • 缺点：若电流量不是很大，增压程度有限，因此自行加装的电动涡轮增压器几乎没效果；有效果电动增压器则需要大量电能，这依赖特别加强的供电设计，而且由电力来传输能量，其损耗会比由皮带来传输能量的机械增压器高许多，不过电能是可以储存的能量。

• 双增压器（twincharger）
  • 同时装置两种增压器。以机械及涡轮增压系统为例，低转速时采用机械增压，高转速时关闭机械增压、因为此时涡轮增压已经可以提供足够的增压能力；车厂也在研发安装电动增压与涡轮增压的双涡轮系统，BMW甚至研发出三涡轮增压。
  • 优点：若要借由缩小引擎排气量来减少油耗，双增压可以提供足够的马力及更佳扭力，尤其是最常出现低转速时、会有更好的扭力表现。
  • 缺点：系统复杂，维修不易，因此在近期才量产。

• 混合动力增压器（hybrid turbocharger）
  • 运作原理：涡轮增压器上加装一个同轴电动马达兼发电机。低转速时，由电动马达转动涡轮来增压；高转速时，即转换为发电机，回收多馀能量、避免进气压力过大（传统涡轮增压器会使用旁通道来避免压力过大）。
  • 优点：不会有迟滞现象，动力输出很好控制；效率高，至少可以跟机械增压打平；增压装置体积小就可以达到双涡轮的好处，还可以用很小的代价来缩小引擎体积、减少油耗。
  • 缺点：需要容量较大的电池来储存能量，尚未成熟。

外部链接

• Garrett