1、涡轮增压和机械增压的对比涡轮增压与机械增压增压技术最早源于飞机在高空的需要，我们都知道一般引擎是利用气缸活塞下移形成真空，吸入空气而实现进气的过程，这就是所谓的自然进气发动机。而自然进气方式因“被动“地实现进气动作，所以在高空中由于空气稀薄进气效率不高，大大影响引擎的功能发挥。为提高引擎进气效率，于是发明了增压进气技术。针对自然进气(NA)引擎在高转速时进气效率低的问题，使用强制压气的方式，让每次气门开启时间内能挤入燃烧室的空气增加，因此喷油量也能相对增加，让引擎的工作能量比增压之前更为强大。这就是增压(charge)的基本原理。窝轮增压(turbo)与机械增压(superchanger)是增
2、压的两种不同方式,主要的不同在于增压器的驱动方式。最早的增压器全部都是机械增压，在刚发明时被称超级增压器(Supercharger)，后来涡轮增压发明之后为了区隔两者。起初涡轮增压器被称为TurboSupercharger，机械增压则被称为MechanicalSupercharger，久而久之，两者就分别被简化为Turbocharger与Supercharger了。德国人由于德语的关系把机械增压叫做Kompressor。它们的工作原理都是提升进气压力，因此当进气阀门打开的时候，这些相对压力较高的气体，自己就会因为压力差的关系，自动全数灌进气缸里，不像自然进气引擎，还需要靠着活塞的下行动造成真空
3、，才能把空气吸进。除了因进气的主动、被动关系，导致容积效率提升外。增压引擎的进气压缩缘故，空气密度提升造成含氧量的提高，热效率也因此得到提升。所以，增压系统的出力是自然进气的1倍以上不足为奇。窝轮增压由引擎的排气作废气驱动。涡轮由两部分组成，一是新鲜空气增压端(压缩涡轮)、另一部分为废气驱动端(废气涡轮)，两端各有一个叶轮，在同一轴上的两边涡轮之间还有一个泄压触发器(Wastegate)设在废气涡轮那边，当压缩涡轮压力过大，压力便会推动触发器将废气涡轮的阀门打开，降低气压。涡轮轮轴的支承为轴套轴套里边的轴承设计可以分为滚珠轴承和浮动轴承。涡轮增压器叶轮的旋转动力来自于废气。废气带动窝轮，在窝轮
4、的另一边，叶片压缩空气。涡轮增压器壳体为镍、铬和硅合金材料，轴为铬和钼合金材料。更重要的是，涡轮增压器是在高温、高速条件下工作的，为保证其正常工作，在涡轮增压器中通入了机油和冷却液，以保证有效的润滑和冷却，改善工作条件。发动机排出的具有高温和一定的压力的废气进入增压器中，推动轴的叶轮以每分钟高达数万甚至几十万转的高速度旋转，怠速时，叶轮转速为12000转/分，当全负荷时，叶轮转速可超过135000转/分，普通的轴承是无法承受如此高速而产生的高温和磨损的，所以在涡轮增压系统里边机油的润滑和冷却作用至关重要。柴油引擎也有不少装配涡轮增压系统的，而且柴油引擎的最大增压值普遍比汽油引擎的最大值高。涡轮
5、增压器的串联与并联:在双涡轮增压(TwinTurbo)的汽车上会看到2组涡轮通过串联或者并联的方式连接，并联指每组涡轮负责引擎半数汽缸的工作，每组涡轮都是同规格的，如保时捷911turbo，SkylineGT-R的RB26DETT，Supra的2JZ-GTE和BMW新的3.0双涡轮增压都是并联涡轮的杰出代表，其优点就是增压反应快并减低管道的复杂程度。至于串联涡轮通常是一大一小两组涡轮串联搭配而成，低转时推动反应较快的小涡轮，使低转扭力丰厚高转时大涡轮介入，提供充足的进气量，功率输出得以提高，RX-7的13B-REW引擎就是串联涡轮的好例子。涡轮增压器的A/R值:A/R值在改装市场的涡轮增压器销
6、售册上常有标明，用以表达涡轮的特性，A是Area(面积)的意思，指的是叶片涡轮接受废气的侧入口最窄处的横截面积，R是Radius(半径)，指的是A(横截面积)的中心点与涡轮本体中心点的距离，面积与两中心点距离的比值，就是A/R值。A/R值越小，表示入口相对较小而涡轮叶片的起动惯性低，流速相对高，低转反应比较好，涡轮迟滞效应不明显。反之，A/R值越大入口较大，叶片惯性高，低转反应比较迟钝，涡轮迟滞较明显，但在高转时表现则刚烈得多。简单而言，较注重高转功率输出的涡轮，A/R值可以达到0.7左右，而注重低转扭力输出的涡轮，A/R值大约为0.2。保时捷的VTG可变涡轮几何叶片技术则是通过改变涡轮的A/
7、R值达到不同的涡轮特性。窝轮增压的优点在于不占用引擎本身的功率，在高转时(排气压力高)效果显著，增压效率高，缺点在于在低转时由于窝轮本身的惯性，窝轮介入比较迟缓(增压值越高越是如此)也就是我们平常所说的窝轮时滞，窝轮时滞不能根除，但能把他减低到很小的程度，如用较轻小的窝轮，还有大众的TSI双增压技术，保时捷的VTG可变涡轮几何叶片技术、给窝轮装上变速器改变窝轮转速的技术等。机械增压器压缩机的驱动力来自引擎曲轴，一般都是利用皮带连接曲轴皮带轮，间接将曲轴运转的扭力带动增压器，达到增压目的。依构造不同，机械增压会经出现过许多种类，包括叶片式(Vane)、鲁氏(Roots)、温克尔(Wankle)等
8、型式，而活塞运动最早也被认为是一种机械增压，时至今日，则以鲁氏增压器最被广泛使用，更是改装的大热门。鲁氏增压器有双叶与三叶转子两种型式，目前以双叶转子较普遍，其构造是在椭圆形的壳体中装两个茧形的转子，转子之间保有极小的间隙而不直接相连，藉由螺旋齿轮连动，其中一个转子的转轴与驱动的皮带轮连结，转子转轴的皮带轮上装有电磁离合器，在不需要增压时即放开离合器以停止增压,离合器则由计算机控制以达到省油的目的。机械增压的优点:除了在低转速便可获得增压外，增压的动力输出也与曲轴转速成一定的比例，即机械增压引擎的油门反应随着转速的提高，动力输出随之增强，因此机械增压引擎的操作感觉与自然气极为相似，却能拥有较大
9、的马力与扭力。缺点在于始终是损耗了引擎本身的动力，在高转时效率没有turbo高等。所以大众的GOLFGT上就采用了TSI双增压技术，一台引擎上同时装备两种增压器，吸取两种增压方式的优点，使得1.4的引擎能有2.0引擎的功率，但制造比较复杂，成本较高，还没有被广泛使用。无论那种增压方式，增压后的空气都要送到中冷器(intercooler)去降温(增压等于对空气做功，气压增加到1bar的时候温度会升到80度左右，温度上升后空气体积会增加，同体积时进入燃烧室的空气质量减少，对增压不利，所以要用中冷器进行冷却)过高的气压会在泄压阀(Blow-offWastegate)放掉，所以有时我们可以听到窝轮增压
10、车子上有“吱吱“的泄气声，增压后的空气最终再送入燃烧室。机械增压的基本原理，它的驱动力来自发动机的曲轴。一般都是利用皮带连接曲轴皮带轮。以曲轴运转的扭力带动增压器，达到增压的目的。根据构造不同，机械增压曾经出现过许多种类，包括叶片式鲁兹温克尔等。不过，现在较为常见的为前两种。鲁兹增压器有双叶三叶转子两种形式。目前以双叶转子较普遍，其构造是在椭圆形的壳体内装两格蚕型的转子，之间有极小的间隙而不直接接触。两转子借由螺旋齿轮连动，其中一个转子的转轴与驱动的皮带轮连接，转子转轴的皮带轮上装有电磁离合器，在不需要增压时即放开离合器以停止增压。离合器的开合则由计算机控制以达到省油的目的。而叶片式(涡流式)
11、的本体就是属于本体的一种。其运动方式阻姚时利用三个可根据不同离心力而改变转速的行星齿轮组带动进气叶片。透过齿轮组与叶片轴心的相互磨擦，提高轴心转速并进一步提高进气叶片的速度，以获得持续不断的增压反应。换句话说，就是发动机转速越高，进气叶片的转速也能跟着提高。机械增压与涡轮增压在动力输出上有明显的区别，前者有接近自然进气的线性输出，而后者则因为有涡轮迟滞的现象，出力相对多一点突然没有那么线性。因为机械增压的作动原理，其在低速下便可获得增压其输出也于曲轴转速成一定的比例，转速提高马力也增强。相比之下，利用废气推动的涡轮增压在低速时，因为废气排放还不足以推动涡轮叶片，不但没有增压效果，反而造成排气阻
12、碍容易产生低扭的损失。因此，必须等到一定的转速后，才会有增压。这种现象涡轮的尺寸越大叶片也大，推动也要更大的排气压力。一般如大涡(如HKST04ZT51RS)等往往出现重改的车型和直线加速赛当中，街车看到的不多。涡轮增压让引擎瞬间承受负压转变为正压的剧烈变化与高压，因此，涉及的方面很多方面如散热系统润滑系统等等包括(腹内锻造话，降低压缩比，增加喷油嘴)。反观机械增压系统，结构简单工作温度70-100度涡轮增压时400-900度，所以对于冷却和润滑压力减小。保养的负担也减小很多。一个被喜欢跑车的人最经常问到的问题是:“哪个更好?是涡轮增压(TurboCharger)还是机械增压(SuperCha
13、rger)?“答案不是简单的一两句就可以解决的,要了解这个问题,让我们回顾一下初中物理学过的四冲程引擎原理(热力学上叫Otto-Cycle)简单来说,一具引擎会不停运转而产生动力,是因为汽油进入燃烧室,与空气混合形成油气混合物后由火花塞点燃,燃烧中产生的压力推动活塞产生动力,最后燃烧后的废气经由排气闸门排出外界,然后循环造成的.(全能汽修)这个过程可分为四部分(即Otto-Cycle)1.进气冲程2.压缩冲程3.燃烧(或动力)冲程4.排气冲程具体的大家可参照初中物理课本(如果你们还有的话:P),在这里就不详细说明了.值得一提的是转子引擎,它也是在这个Otto-Cycle的规范而设计的引擎,但它
14、的机械构造和其它的有很大不同,使得它能以小的排量产生大的动力.如何提高引擎的效率呢?根据能量守恒定律,要增加引擎的效率,只能是用更多的能量了-进气,压缩,燃烧,排气-工程师能做的也就是改进这四个部分.其中,TURBO和SuperCharger都是针对进气这个环节而设计的(其它除了排气外,没什么能大改的了,效果也不大).TURBO:TURBO是利用排气冲程所排放的废气,转动它的Turbine(排气转子),当Turbine到达一定转速时,它带动进气转子(Compressor)-两者是同轴异室的-,强行吸进额外的空气,所以普通引擎叫Naturalaspiration(NA,自然进气),因为TURBO
15、是“不自然“进气的,哈哈.SuperCharger:SuperCharger和TURBO的不同之处是,它的进气转子是经由皮带,直接由引擎曲轴驱动,所以,对比TURBO,它是“alltheway(全程增压)“,只要引擎一发动就有作用.好了,我们开始对比一下两者的利弊吧:-价格:在同一具引擎上,两者差别不大(这是指一般的产品,同增压性能而言,超高性能的则很难比较),所以价格通常不在考虑之列.-效率:这是TURBO最大优点,因为TURBO只是由废气驱动,相对比要由引擎驱动的SuperCharger,它不用浪费部分引擎动力,也较经济省油.-延迟:这是TURBO最大缺点(有名的TURBOLag,涡轮迟滞
16、效应),也是SuperCharger的最大优点,因为要等到TURBO的Turbine到达一定转速时(大概12000RPM)才能启动Compressor工作,尽管所需时间很短,但是对于驾驶者来说,是很不舒服的感觉,试想,当你重踩油门过了1-2秒车子才突然冲出去,对车子的操作感都变差了吧?而SuperCharger就像之前所说的,“alltheway“,只要引擎开着就在工作,不会有任何的延迟.-散热:因为TURBO的Compressor是在排气管里面(很热很热的地方!)的,加上它超高速的运转轴承(12000RPM以上耶!),由此而来的高温高压是不可避免的,因此需要采取如机油冷却/水冷却,机械开关/
17、电脑泄压的方式来保证车子安全.另外,几乎所有的TURBO车上一定得有Intercooler(中央冷却器)装置.因为更多的空气被压缩后,温度升高,密度降低,也就是含氧量减少(再回去翻翻物理书吧),燃烧效率降低,所以必须用Intercooler来冷却空气温度.对于SuperCharger问题就小多了,一般来说boostlevel(中文不知怎么翻译,增压级数?)在10psi(PoundsperSquareInch,磅/平方英寸)以下的是不用Intercooler的.-噪音:TURBO的构造决定了它所产生的噪音是小于SuperCharger的,因为TURBO安于排气管的Turbine起到了消声的作用,
18、而SuperCharger.有些夸张的更将整套装置外露于引擎盖上方(参看FAST&FURIOUS-速度与激情里的那辆黑色DodgeCharger.),非常吵,但是很多人就是喜欢!(北方)-动力输出:总体来说TURBO占优,PeakPower(峰值功率)TURBO要强于SuperCharger,但高功率TRURBO需要改装引擎的其它部分.-安装:TURBO较复杂,因为要有部分要装入排气系统里面,还得加Intercooler什么的.-稳定性:一般来说SuperCharger较好,TURBO车在熄火以后排气管的转子有可能因为仍然过热产生很多问题,在此不多说.总的说来,双方各有利弊(-废话),究竟哪个好得具体到每辆车和每个人要求的不同
