手机摄像头拆掉:汽车发动机增压系统解读

    对于广大汽车爱好者来说，增压，无疑是最让人兴奋的。将小排量引擎加以增压器之后，动力会有非常明显的提升。而增压对发动机有怎样的促进作用？机械增压、涡轮增压，有什么样的异同呢？

    我们之前介绍过压缩比的意义，为了让发动机努力工作，必须充分压缩。而为了充分压缩，也必须充分进气。
    拿一部2.0升四缸发动机举例，曲轴每转一圈会有两个气缸进气，也就是1升。在每分钟3000转时，就需要进气3立方米，每秒50升，相当于2.7个纯净水大桶的容积。这仅仅是2.0发动机在3000转时的理论进气量，更大排量，更高转速下，流量会更大。但这些气流要通过管径只有杯子口那么大的进气管道，并被一个刻薄的节气门限制，在进入气缸之前还要经过进气门一关，所以真正进入汽缸的空气，就没有那么多了。

图中布加迪威龙的8.0T发动机，在6000转时每分钟进气量高达24m³

    例如，一般自然吸气发动机在怠速时，节气门只是微微打开一个角度（3-5°），进气压力在0.5bar左右（为方便解释，我们使用更直观的bar作为本篇压力单位，1bar约等于1个大气压。进气压力值为节气门与进气歧管之间位置测量），即便是急加速时，节气门开至很大位置为气缸送气，也不过0.8bar左右，平稳行驶时，进气压力又回到怠速水平，而高速区域时，进气压力会更低。
这就表示自然吸气发动机始终在低于大气压的“负压”状态下工作，没有充分的空气投入，自然不会有更好的动力产出。所以在不改变进气情况，且保证合理工况的情况下，提高功率，一般做法就是提高压缩比，或是增大排量。

    然而压缩比不能无限的提高，排量也与钱有关。因此，一种相对简单且高效的方式——增压技术，广泛运用于发动机上。刚才讲过，自然吸气发动机进气是不太顺畅的，那么用一个增压器，把空气“打”到汽缸里，其结果自然很让人满意。

增压对发动机的影响

    在进气压力升高之后，输入气缸的空气自然增加了一些，与空气混合的燃油自然也就增加了。所以相比自然吸气发动机，在基本不改变气缸容积的情况下，增加一个增压器，功率输出就可以升高至1.5倍非增压发动机的水平，这要比增加排量实惠得多，而且因为发动机的重量没有增加太多，操控性也得以保证。

大众的1.2T小排量增压发动机

    而且小排量增压发动机和等功率的大排量非增压发动机相比，发动机内部的摩擦损耗要少一些，并且最大扭矩输出早一些，这样的话，油耗会有一定优势。

    但是，因为进气量增加了，所以在压缩行程结束时，增压发动机的缸内压力要高出非增压发动机很多，这就等同于“压缩比”升高了，这对发动机的工况有很大的影响，所以同平台的发动机，在加装增压器之后，压缩比要调教的低一些，以保证在增压之后，缸内压力不会过高而发生“爆燃”的情况。

在改装领域，将自然吸气发动机加装增压器时，应当增加燃烧室容积，以降低压缩比
最直接的方法就是换装更厚的缸垫

增压种类和概述

    我们经常在论坛和淘宝上，看到那种几百块钱的所谓的“汽车增压器”，而且还虚拟车主安装了该种增压器并宣称动力得到怎样的提升……实际上这种“增压器”是没有效果的，是虚假的，是应该被“315”打掉的，即便有效果也是因为将进气空滤简化，让阻力变小，这是是不负责任的，是对发动机有损害或隐患的，真正的汽车增压器无外乎以下几种。

涡轮增压
    涡轮增压是目前最常见的一种增压型式，其原理是用利用发动机尾气的动能和内能，推动一个涡轮，并将与该涡轮相连的另一个涡轮，将空气压缩，吹入发动机气缸。

机械增压
    机械增压是另一种常见形式，依然是使用气泵将空气压入气缸内。与涡轮增压不同，机械增压的气泵不是利用汽车尾气推动，而是直接使用发动机的动力，带动压气机，输出空气。

气波增压
    气波增压是使用发动机做功后尾气的动力，借助一系列由发动机带动的转子和定子的调节箱，直接将进气压缩输入气缸，但该种增压形式噪音很大，增压部件体积很大，通常只用于大型柴油机之上。所以民用汽车不常见。

谐波增压
    与气波增压不同，谐波增压与排气无关，只是通过进气管路的优化设计，将动态的进气气流调节出脉冲的效果，分别冲入各气缸。比如丰田的ACIS就用了这种技术，奔驰宝马等可变进气歧管长度技术，也与之相近。

谐波增压说起来很唬人，其实就是通过改善进气歧管中气流的惯性和反弹，形成进气压力

涡轮增压篇
    上篇文章讲过，涡轮增压以废气为动力带动两个涡轮为发动机提供更多的空气，或者我不说你也知道。但是涡轮增压这种形式又有什么样的特点亮点优点缺点呢？往下看。

充分压榨发动机动力
    提到发动机提升动力，首先想到的就是涡轮增压。没错，这是最常见的形式。加一个涡轮，民用车上的涡轮可以将进气压力提升至0.5-1bar，将动力大幅度甚至成倍的提升，这个诱惑力很大。而赛车上的涡轮增压值则更高，可以几倍提升原始排量发动机的动力。

一定程度的节油功效
    而涡轮增压最大亮点即是将尾气动力充分利用，在做功行程之后，发动机排出的尾气仍有一定动能和热量，直接排出未免有些浪费，涡轮增压器正好可以吸收这部分能量，以弥补进气时的“泵气损失”。而且尾气在经过涡轮之后，温度会有一定幅度下降，这不单纯是将内能传递给涡轮，很大程度是将内能向动能转化的过程。这就进一步利用了燃油产生的能量，优化了能耗。

性格有点分裂
    涡轮增压发动机上，涡轮不是始终运转的，在低速时，涡轮不介入，相当于相同排量的自然吸气发动机（甚至更低一些，因为压缩比降低了）。而在1500-2000转速时介入，强大扭矩随即输出，所以在2000-3000转时就会得到最大扭矩，相当于排量增加，此时发动机就会很“有劲儿”，不用深踩油门，超车和加速依然也可以很容易，而且因为此时转速并不高，活塞往复次数也不多，摩擦降低，油耗自然表现优异。而涡轮增压的节油效果不仅于此，在涡轮不介入时的低转速下，发动机处于相对较低的功率，这在怠速运转，低速起步和中速巡航时，相当于一台小排量发动机，油耗自然可以控制了。

小脾气与大问题
    正因为涡轮不是一直在工作，所以有无涡轮，发动机是两个性格的，尤其是在低转速加速时，不会立即得到最大动力，而是经过短暂的转速提升后，涡轮介入，动力陡增，显得很突兀，让人觉得不是很舒服，这就是涡轮增压发动机的一大通病——“涡轮迟滞”，这在早期涡轮增压发动机，以及采用了大号涡轮的赛车、改装车上非常明显。
    而且涡轮增压器的工作环境可以用水深火热来形容。发动机排出的尾气有700-900℃，不假思索，全部吹到涡轮上，而另一端压气涡轮那边也不容乐观，每分钟十几万甚至更高的转速的涡轮强烈搅动空气，除将空气压缩而产生的热量之外，空气摩擦产生的热也不容小觑，加上另一边废气的热量，整个涡轮的温度都非常高，而且因为这种六位数的转速，涡轮轴承不同于一般滚珠轴承而采用在润滑油中浮动的行驶，如果没有良好的散热和润滑，这只涡轮很快就会挂掉，并且因为早期涡轮油封不够理想而烧机油。这些诸多因素都影响了涡轮增压在当年的口碑，这就是是为什么涡轮增压车型要用高级别的机油，为什么早期车型在冷启动和停车时要低速运转的原因，也是很多人觉得涡轮增压“伤不起”的原因了。

不要太过紧张
    其实当前的涡轮增压发动机已经没有那么“矫情”了，汽车工程师绞尽脑汁想尽一切解决的方法，VGT可变涡轮截面技术、小惯量涡轮的使用，让这种感觉不再明显，停车冷却循环，更高级别的加工工艺等，让这些常见的弊病都已经大为改观。涡轮增压已经完全适应了这个社会，而不是孤傲的杵在风口浪尖了。