2008年2月23日 星期六

自然進氣 、 渦輪增壓 、 機械增壓

將燃料與空氣送入引擎內燃燒爆炸,才能產生動力推動車子。一般的引擎
是利用汽缸內產生的負壓,將外部空氣吸入,跟我們人類吸取空氣一樣,所以
稱之為自然進氣引擎,縮寫為NA( Natural Aspirated )。那有沒有辦法在相同時間內強迫送入更多的空氣,讓引擎產生更大的動力呢?

  強制進氣一般方法有二,渦輪增壓( turbocharge,簡稱 turbo ) 與機械增壓 ( supercharge ) 。渦輪增壓的方式是安裝渦輪機,而渦輪的兩側渦輪葉片連結進氣口與排氣口,在引擎運作的狀況下,利用排出的廢氣,推動排氣渦輪葉片,而排氣渦輪連結進氣渦輪,因而帶動進氣渦輪葉片吸入更多的空氣,送進引擎來達到增壓的效果,進而達到更大動力的輸出。但缺點是,在轉速低的時候,排放出的廢氣還不足以推動排氣渦輪,不但沒有增壓的效果反而造成排氣的阻礙,必須等到一定轉速後才會推動渦輪葉片運轉進行增壓,這稱為「渦輪延遲 」(turbo lag) , 通常尺寸越大的渦輪, turbo lag 會越嚴重,這是因為大尺寸的渦輪葉片也越大,需要更大的排氣壓力來推動,因此有些大排氣量的引擎會安裝一大一小兩顆渦輪 ( twin trubo ), 轉速低的時候先驅動小渦輪 , 等轉速拉高後,大渦輪接著運轉,以降低渦輪延遲的影響。


增壓器是以不增加引擎排氣量為前提,而使動力輪輸出提升的方法,最早的增壓器全部都是機械增壓,在剛發明時被稱超級增壓器(Supercharge),後來渦輪增壓發明之後為了區隔兩者,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!渦輪增壓器是利用引擎的廢氣排放來驅動 壓縮機;至於機械增壓器則是直接利用引擎出力來驅動增壓器,再將高密度空氣送入汽缸內以提高引擎的輸出功率。
 機械增壓器壓縮機的驅動力來自引擎曲軸,一般都是利用皮帶連接曲軸皮帶輪,間接將曲軸運轉的扭力帶動 增壓器,達到增壓目的。依構造不同,機械增壓會經出現過許多種類,包括葉片式(Vane)、魯氏(Roots)、溫克爾(Wankle)等型式,而活塞運動 最早也被認為是一種機械增壓;時至今日,則以魯氏增壓器最被廣泛使用,更是改裝的大熱門。魯氏增壓器有雙葉與三葉轉子兩種型式,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相連,藉由螺旋齒輪連動 ,其中一個轉子的轉軸與驅動的皮帶輪連結,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,離合器則由電腦控制以達到省油的目的。機械增壓的特徵,除了在低轉速便可獲得增壓外,增壓的動 力輸出也與曲軸轉速成一定的比例,即機械增壓引擎的油門反應隨著轉速的提高,動 力輸出隨之增強,因此機械增壓引擎的操作感覺與自然氣極為相似,卻能擁有較大的馬力與扭力。
 機械增壓優點為體積小,不需修改引擎本體、安裝容,易且由皮帶驅動,動力並不會有遲滯現象,因此在改裝界也頗受歡迎,尤其是原本為自然進氣設計的車輛,尤其適合改裝。

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