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进气方式

自然吸气

自然吸气(英文:Normally Aspirated)是发动机进气的一种,是在不通过任何增压器的情况下,大气压将空气压入燃烧室的一种形式。

自然吸气式是指空气单纯经过空气滤清器——节气门(我们俗称的“油门”)——进气歧管——到达“汽缸”,汽油是通过喷油嘴直接喷射在进气歧管里的。以四缸发动机为例,一个活塞作一次功有四个行程:下行(进气门打开,存在压力差,空气和燃油的混合气在压力差的作用下进入汽缸)——上行(进气门关闭,压缩混合气,活塞上行到最高点时点火)——又下行(混合气燃烧膨胀,推动活塞对外作功,输出动力)——又上行(排气门打开,排气)。自然吸气式就是指在上面第一个行程中,混合气是靠自然形成的压力差进行吸气,增压式就是指先把气体压缩,提高气体的压力和密度,当气门打开的时候靠压力差和气体自身的高压来增加进气量,提高功率。自然吸气发动机在动力输出上的平顺性与响应的直接性上,要远优于增压发动机。

涡轮增压

涡轮增压发动机指的是配备涡轮增压器的发动机。涡轮增压器实际上是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入气缸。当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入气缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整一下发动机的转速,就可以增加发动机的输出功率了。

发动机是靠燃料在气缸内燃烧作功来产生功率的,由于输入的燃料量受到吸入气缸内空气量的限制,因此发动机所产生的功率也会受到限制,如果发动机的运行性能已处于最佳状态,再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入气缸来增加燃料量,从而提高发动机作功能力。因此在目前的技术条件下,涡轮增压器是唯一能使发动机在工作效率不降低的情况下增加输出功率的机械装置。

涡轮增压的主要作用就是通过涡轮增压器提高发动机进气量,从而提高发动机的输出功率和扭矩。一台发动机装上涡轮增压器后,其最大功率可以增加40%甚至更高。这样也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。

优点:

涡轮增压的最大优点是它可在不增加发动机排量的基础上,大幅度提高发动机的功率和扭矩。涡轮增压发动机不仅更加省油,并且会使排放物中的CO(一氧化碳),CH(碳氢)和PM(微粒)下降。

涡轮增压发动机结构简单,安装方便,技术适应性广,从低速到高速、从二冲程到四冲程、小缸径到大缸径都可以应用。另外涡轮增压发动机的噪声相对自然吸气发动机来说更小。

缺点:

1、提速问题

虽然涡轮增压的确能够提升发动机的动力,不过它的缺点也有不少,其中最明显的就是动力输出反应滞后。由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓,也就是说从你大脚踩油门加大功率,到叶轮转动将更多空气压进发动机获得更大动力之间存在一个时间差。一般经过改良的涡轮增压也要至少2秒左右来增加或者减少发动机动力输出。

2、加速问题

随着技术的进步,虽然各个使用涡轮增压的厂家都在对涡轮增压技术进行改进,但是由于设计原理问题,因此安装了涡轮增压器的汽车驾驶起来的感觉是和大排量的汽车有一定差异的。

3、启动机会少

经过了增压之后,发动机在工作时候的压力和温度都大大升高,因此发动机寿命会比同样排量没有经过增压的发动机要短,而且机械性能、润滑性能都会受到影响,这样也在一定程度上限制了涡轮增压技术在发动机上的应用。因此,及时对气缸进行降温,是目前需要突破的一个重大问题。

机械增压

机械增压发动机,是直接利用引擎出力来驱动增压器,再将高密度空气送入汽缸内以提高引擎的输出功率的装置。

这个装置安装在发动机上并由皮带与发动机曲轴相连接,从发动机输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转,从而将空气增压吹到进气道机械增压,此类增压器是以不增加引擎排气量为前提,使动力轮输出提升的方法。

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,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。机械增压的特征,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,却能拥有较大的马力与扭力。

优点:可以根据不同的设计需要去提高增压比,工作稳定,工作温度低、寿命长、成本低、动力没有滞后现象,动力输出流畅。在可以让发动机有限空间气缸内,在不同转速下获得更多的压缩空气,使燃料燃烧更加充分,不增加气缸数量和重量的同时提高了动力输出。

缺点:由于装在发动机转动轴里面,需要消耗少量的部分动力。

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