机械增压为何沦为「改装件」-相比废气增压系统有哪些缺点?

名词解释:

  • S-mechanical supercharging释义为机械增压
  • T-turbocharger释义为废气驱动涡轮增压
一般用2.0T&3.0S标注数字指内燃机的排量 , 单位为「L·升」;而自然吸气发动机则为normally aspirated的解释 , 这种原始的技术不再赘述 , 重点分析机械增压系统为何会被淘汰 。
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这里用“淘汰”来定义并不过分 , 因为上千款量产汽车中 , 似乎只有捷豹路虎、一汽红旗等极少数品牌的量产车会使用 , 其他车辆涵盖柴油机均使用废弃涡轮增压系统 。
其次则是有普拉多2700等动力极差的NA车型会选择改装 , 一种能够在后市场改装 , 通过提升进气氧浓度的「空气压缩机」——技术是不可能足够先进的 , 因其升级效果必须很低 , 否则变速箱会出现相当严重的损坏 。 因为量产汽车的变速箱都有标定的扭矩容量 , 如果发动机的最大输入扭矩超过标准 , 总成的损坏只是时间问题 。
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机械增压器·特点所谓的机械增指刚性连接驱动 。
增压器的本质是空气压缩机 , 这种机器自身没有动力 , 需要其他机器带动其运转;S系统的增压器的动力来自发动机的曲轴 , 是通过皮带连接 , 达到曲轴运转则增压器运转的状态;增压器的齿轮有放大转速的能力 , 不过效果是非常有限的 。
发动机的曲轴是干什么的呢?其实这个“轴”就是动力输出轴 , 可以理解为发动机机体内部的“传动结构”;与其连接的是飞轮与离合器 , 或者是直接接入液力变矩器的动力毂 。
通过曲轴输出的动力概念叫做「扭矩」 , 是发动机每次做功输出的能量的概念;(扭矩×转速÷9549×1.36)是马力的计算公式 , 在相同的转速范围内 , 是不是扭矩越大马力也会越大呢?答案肯定是这样的 。
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重点:曲轴是输出扭矩的轴 , 机械增压器与曲轴连接 , 增压器本身存在运转的阻力 , 阻力有多少就会等量的抵消扭矩……问题应当很很清晰了 , 该系统在增压增扭的过程中 , 本身还要损耗掉很大的扭矩 , 这是缺点之一 。
增压的概念是压缩空气 , 空气被从大体积压缩成小体积 , 挤压的是各类分子之间的间隙 , 分子的数量不仅不减少反而会因“聚积”而在单位体积内增多 。
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压缩的初衷正是为了让小空间内的空气中 , 含有更多的氧分子;因为氧气是燃油的催化气体 , 燃烧的本质是碳氢化合物的氧化还原反应 。 在极短的(第三)燃烧做功冲程中 , 燃油无法做到100%的燃烧转化热能 , 没有充分燃烧的部分就会被浪费 , 所以尾气中的主要成分包括碳氢化合物 , 那么有没有什么办法能提升燃烧充分性呢?
答案当然是提升燃效 , 说白了即使燃油燃烧的速度;比如在10毫秒中燃烧速度慢可以充分到80%的程度 , 燃烧速度慢则只能反应60% , 扭矩的差值就会相当的大 。 而提高燃烧速度的基础就是给燃油更多的氧气 , 可以把氧气想象成燃油的“兴奋剂” , 能被“吃掉”的氧气越多工作的速度就会越快 , 所以压缩氧气很重要 , 那么机械增压器为什么差呢?
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核心:压缩空气的方式是通过压缩机的涡轮旋转挤压 , 涡轮的转速越快则相同时间内的压缩程度就会越大 。 然而机械增压器的涡轮转速是在曲轴转速的基础上放大 , 正常代步的曲轴转速仅仅为「1500-3500rpm」区间 , 能够高频率拉升到4000转以上的司机想来都是很少的 。


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