解读汽车增压系统（下）涡轮与机械增压

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涡轮增压和机械增压是发动机增压的两种主要方式。不同的结构类型使这两款发动机具有不同的个性。他们的工作原理有什么异同？详细的分析将在下面的文章中给出。

涡轮增压部分

就像上一篇文章提到的，涡轮增压是利用废气作为动力，驱动两个涡轮，为发动机提供更多空的气体，不然不用我告诉你。但是涡轮增压的特点、亮点、优缺点是什么？往下看。

充分挤压发动机功率

说到发动机助力，首先想到的就是涡轮增压。是的，这是最常见的形式。增加一个涡轮，民用车上的涡轮可以将进气压力提高到0.5-1bar，可以大幅度甚至成倍增加动力，非常诱人。另一方面，赛车上的涡轮增压值更高，可以将原排量发动机的功率提升数倍。

一定程度的节油效果

涡轮增压最大的亮点就是充分利用废气的动力。做功冲程后，发动机排出的废气仍有一定的动能和热量，直接排放是浪费。涡轮增压器可以吸收这些能量来弥补进气过程中的“泵气损失”。而且，废气经过涡轮后，温度会有一定程度的下降，这不仅是一个将内能传递给涡轮的过程，更是一个将内能很大程度上转化为动能的过程。这进一步利用了燃料产生的能量并优化了能量消耗。

性格上有点分裂

在涡轮增压发动机上，涡轮并不总是运转的。低速时，涡轮不介入，相当于排量相同的自然吸气发动机。在1500-2000 rpm时，会立即输出强大的扭矩，因此在2000-3000 rpm时会获得最大扭矩，这相当于排量的增加。这时候发动机会“精力充沛”，不用深踩油门超车和加速还是可以轻松的，而且因为此时车速不高，活塞往复次数不多，摩擦力减小，油耗自然也就优秀了。涡轮增压的节油效果不仅如此，在不涉及涡轮的情况下，发动机在低速时也处于相对较低的功率，相当于小排量发动机在怠速、低速起步、中速巡航时，油耗自然可以控制。

小脾气大问题

因为涡轮一直不工作，不管有没有涡轮，发动机都有两个特点，特别是低速加速时，不会马上得到最大功率，但短暂提速后，涡轮介入，功率突然增大，让人感觉不舒服。这是涡轮增压发动机的一个常见问题——“涡轮迟滞”，在早期的涡轮增压发动机中非常流行，在赛车和带有大型涡轮的改装汽车中也非常流行。

而且，涡轮增压器的工作环境可以用热水来形容。发动机排出的废气是700-900℃，不假思索地吹到涡轮上，另一端的压气机涡轮不容乐观。速度超过每分钟100，000甚至更高的涡轮机强烈搅动空气体。除了压缩空气体产生的热量外，空气体摩擦产生的热量也不容小觑。而且由于这个六位数的速度，涡轮轴承不同于一般的滚珠轴承，漂浮在润滑油中。如果没有良好的散热和润滑，涡轮很快就会挂掉，早期涡轮的油封不理想，会烧油。当年影响涡轮增压器口碑的因素很多，这也是为什么涡轮增压车型使用高档油，为什么早期车型在冷启动和停车时低速行驶，为什么很多人认为涡轮增压器伤不起。

不要太紧张。

其实现在的涡轮增压发动机已经不那么“矫情”了。汽车工程师绞尽脑汁想尽办法解决这个问题。VGT变涡轮截面技术和小惯性涡轮的使用使这种感觉不再明显。停车冷却循环和更高级的处理技术大大改善了这些常见的缺点。涡轮增压已经完全适应了这个社会，而不是孤傲的站在最前沿。

机械增压章节

像涡轮增压一样，机械增压也通过增加发动机的进气量来提高发动机的功率。但是，它没有涡轮增压器那么暴力，是一种非常稳定的力量。

挤压，挤压，但紧密合作。

增压压缩机直接取自发动机的动力，也就是说发动机一启动，增压压缩机就在运转，只要车辆开始前进，驱动车辆的就是增压压缩机已经增强的动力。此时，发动机相当于扩大了排量，在低速时，增压压缩机的性能比涡轮增压压缩机更好。

而且功率增加的幅度与节气门开度同步，不会有涡轮增压那样明显的受力点。这样可以通过油门精确控制车速，机械增压在控制性能上更占优势。

它不温不火，无忧无虑。

因为增压器没有排气，工作环境温度不高，又因为没有高速涡轮造成的紊流，增压后空气体温度不高。而且压缩机最高转速“只有”20000-30000 rpm，没有过高的温度，所以对润滑和冷却没有太高的要求，工况更稳定。但是增压消耗发动机动力，所以从这方面来说，经济性略低。而且单级压气机增压范围有限，高转速时增压难度呈几何级增长，形成瓶颈。增压器的增压范围一般在0.6-1.2bar左右，但最大只有1.5bar，而涡轮增压器很容易达到1.5bar，不过这不是问题。使用机械增压的民用车型倾向于强调乘坐舒适性，而对动力提升没有过多要求。1bar的增压就够了，很多车型都在0.5左右，机械增压只是为了改善进气环境，充分发挥发动机性能。虽然浪费了一些动力，但是提前让动力输出也可以补功，平衡油耗。

机械增压系列

增压器的压缩机有三种:罗茨压缩机、双螺杆压缩机和离心压缩机。离心式压缩机的形状和原理与半涡轮增压器非常相似。除了实时响应，其他效果无疑与涡轮增压相同。接下来，重点介绍罗茨压缩机与双螺杆压缩机的异同。早年增压器采用罗茨鼓风机，采用容积泵的结构设计作为气压形式。它的大尺寸和高噪音是它的主要特点，所以它只用于大型柴油机和0-400加速比赛的起步加速。

后来，双螺杆压缩机诞生了。其小巧的外形和噪音使其成为机械增压阵营中的新生力量。其优异的性能是由于其良好的气密性和内部压缩特性。然而，其精细的结构和运行摩擦也制约了双螺杆机械增压的发展。

目前，罗茨压缩机和双螺杆压缩机有统一的大趋势。罗茨压缩机的转子采用双螺杆式，使气流更加顺畅。双螺杆压缩机还采用罗茨式同步运行方式，减少直接接触带来的摩擦。但是他们之间还是有区别的。

罗茨压缩机的气流从上部进入，然后流入由气缸壁和转子下部组成的相对封闭的气室。两个转子旋转，减小气室空，然后空空气被向下挤压。在这个过程中，气室中的压力与压缩机后部一致，因此属于外压缩方式，有时喘振是由气压波动引起的，由于两个转子结合不紧密，压缩效率不高。另一方面，双螺杆压缩机的空气体进入两螺杆轴与气缸壁之间的密封空空间，随着两螺杆的啮合，空空间逐渐减小，压缩到一定程度后从另一侧的出口排出。在这个过程中，空

目前大部分增压车都是罗茨压缩机，而一些高性能车和改装件厂商更喜欢双螺杆压缩机。

伊顿TVS增压器的转子是罗茨结构，虽然是双螺旋样式。

双螺杆增压器，两个转子啮合非常紧密。

别忘了两个英雄。

为了防止发动机因增压器压力过大而失控，放气阀必须有一个限制最大压力的部件，这就是放气阀。目前，空气释放阀可以通过电子控制单元的信号来调节增压值。在涡轮增压汽车上，排气阀还考虑了其他功能。当发动机高速受油时，此时节气门开度变小，但涡轮由于惯性继续向发动机输入高压空气体。如果这种情况得不到控制，会损坏涡轮和发动机，所以此时产生的增压效果必须排空，这就是涡轮增压发动机上放气阀的必要性。

左下圆柱形装置和连杆，即放气阀。

根据理想气体定律，气体在压缩时内能会增加，即温度会升高，而在相同气压下，由于温度升高，气体密度会降低。因此，冷却压缩后的高温气体可以进一步增加空气体流量，中冷器的作用是在气体进入气缸前对空进行冷却，使发动机吸收更多的空。机械增压后空气体的温度可以达到100℃，涡轮增压后的温度更高，所以中冷器是必不可少的部件。

谁能跑过谁？

增压增加了很多动力，但能大幅度提高速度吗？我们来分析一下:

机械增压一开始就放大了动力，所以机械增压一开始就赢了；

涡轮增压刚开始有点懒，但当转速足够高的时候，暴躁的涡轮从不示弱，用更高的涡轮增压值在中间扳回一局。

而自然吸入就不管用了？当然不是。当转速较高时，增压压缩机的阻力会越来越大，甚至消耗1/4的功率。此时，升压后的功率也自行消耗。涡轮增压也不容乐观。虽然不需要发动机的动力，但废气涡轮和扭曲的排气管线大大增加了排气压力，这与阻力相同。这个时候自然吸气发动机这个时候没有太大的负担，终于笑到了最后。

当然，以上三种情况只是虚拟场景，并不是绝对情况，但同样动力的三款发动机确实有上述趋势。但是正常情况下，很少有人踩红线玩命，合理使用扭矩区域，匹配合适的档位，老老实实开车才是真正的生活，这也是增压装置带来的真正便利。

增压在美国、日本和欧洲汽车中的应用

长期以来，欧洲很多车因为经济原因愿意使用涡轮增压，典型代表就是大众-奥迪、沃尔沃、萨博。萨博是涡轮增压汽车的鼻祖，而大众-奥迪则让人们更早体验到了涡轮增压汽车的喜怒哀乐。

美国人一直推崇大排量，对增压不太上心。即使他们选择，他们也更喜欢直接机械增压。

日系车有岛国特有的极端，而民用车则采用各种不增压的进气技术，而准赛车和改装行业则流行重型涡轮，动力往往翻倍。

目前没有增压的“流派”划分。一向重视增压的奔驰，转向涡轮。重视自然吸气的宝马，在世界形势下忍不住叹气，玩涡轮。但是天天谈涡轮的人最近会转向增压，和宝马涡轮增压发动机一起获得了十佳发动机的称号。

奔驰曾经是增压的粉丝，奔驰C级（查成交价|参配|优惠政策）后端，KOMPRESSOR是增压的德语翻译，目前广泛装备的CGI发动机全部采用涡轮增压。

宝马也进入了涡轮时代。

如今，大众-奥迪正在追求增压。

所以不能说增压形式更好，不同的定位会有不同的选择。但是，增压发动机在车辆中所占比例的增加确实客观存在。随着汽车技术的发展，增压发动机的微妙问题得到了缓解或治愈，用户不必对此感到恐慌。毕竟，现在很少有人会抱怨涡轮增压器的问题。