机械增压器工作原理

机械增压器工作原理 合肥汽车音响改装 引言 自从人类发明内燃发动机以来，汽车工程师、追求极速的车手和赛车师们一直都在寻找提升其动力的。 其中一种方法是建造更大的发动机。 但大型发动机也并不总是尽如人意，发动机越大，重量就越重，制造和维护成本也就越高。 另一种方法是提高普通规格发动机的效率。 可以通过将更多的空气压入燃烧室来实现这一目的。 更多的空气意味着可以注入更多的燃油，而更多燃油则意味着更强劲的爆发力和更大的马力。 安装机械增压器是实现强制进气的好方法。 在本文中，我们将解释机械增压器的概念、工作原理以及其与涡轮增压器的差异。 机械增压器基础知识 机械增压器是将吸入的空气加压到超过正常气压的装置。 机械增压器和涡轮增压器均是如此。 实际上，“涡轮增压器”一词是其正式名称“涡轮式机械增压器”的简写。 这两种装置的不同之处在于它们的能量来源不同。 涡轮增压器是借助排出的巨大气流来驱动涡轮的。 而机械增压器则由发动机曲轴通过传动带或传动链带动的。 普通四冲程发动机有一个冲程专门用于进气。 这一过程有三个步骤: 活塞往下运动。 制造真空状态。 依靠大气压将空气吸入燃烧室。 当空气被吸入发动机后，便和燃油混合形成油气混合物。此混合物能够通过燃烧这一化学反应转换成有用动能。 火花塞通过点燃空气和燃油的混合气体引起此化学反应。 当燃油发生氧化时，会释放大量能量。 此过程产生的力量集中在气缸盖上，这股力量将推动活塞，使活塞产生往复运动，最终这股动力会传递到车轮上。 一台安装了机械增压器的基本发动机 向燃烧室注入更多的燃油将会产生更为强劲的燃烧爆发力。 但不能仅仅向发动机中增加燃油，因为燃烧燃油需要严格数量的氧气。 这种经过化学反应产生的混合物，空气和燃油的比例应控制在14:1，这对发动机的有效运转至关重要。 所以重点在于:若要注入更多的燃油，就必须吸入更多的空气。 这就是机械增压器的作用。 机械增压器通过将空气压缩至正常大气压以上来吸入更多的空气，而不是通过制造真空状态来吸入空气。 这样就可以强制更多的空气进入发动机，从而导致“增压”。 发动机增压后会吸入更多空气，从而向燃烧室注入更多的燃油，发动机的动力也会增强。 机械增压器平均可提高46%的马力和31%的扭矩。 在海拔较高的地方，发动机性能会降低，因为那里的空气密度和压力都比较低，而机械增压器只有向发动机提供压力更高的空气，才能保证其运转状态最佳。 涡轮增压器利用燃烧产生的废气向压缩机提供动力，与之不同的是，机械增压器直接从曲轴获取动力。 大部分机械增压器都通过一条附属的传动带获得动力，这根传动带缠绕在皮带轮上，皮带轮连接在一个主动齿轮上。 而主动齿轮则会旋转压缩机齿轮。 压缩机的转子可以有多种设计，但它的任务是吸入空气，将空气压入更小的空间，并注入进气岐管中。 为了压缩空气，机械增压器必须急速旋转，甚至比发动机本身转得还要快。 将主动齿轮做得比压缩机齿轮大，就能使压缩机旋转得更快。 机械增压器的转速每分钟能高达5-6.5万转。 5万转的压缩机能产生大约41-62千帕的压强。 在特定海拔高度，这会产生比大气压高41-62千帕的压力。 而海平面的大气压为1012.8百帕，因此大约会多出50%的空气被机械增压器压入发动机中。 空气受到压缩会变热，这意味着空气密度会降低，同时也会减少爆炸过程中空气的膨胀程度。 这就无法在火花塞点燃混合气体后产生足够的动力。 为使机械增压器发挥全部效率，从排气装置排出的压缩空气必须在进入进气歧管前加以冷却。 中间冷却器的出现解决了这一问。 中间冷却器有两种基本设计: 风冷和水冷。 它们的工作原理类似于散热器，即让较凉的空气或水流过导管，带走热量。 当热空气离开机械增压器碰到较凉的导管时，它便会冷却下来。 随着空气温度降低，其密度会变高，这样就会使密度较高的混合燃气进入燃烧室。 接下来，我们将了解几种不同类型的机械增压器。 机械增压器的类型 机械增压器的类型有三种:鲁式 (Roots)、双螺旋式和离心式。 它们的主要区别在于将空气吸入发动机进气歧管的方式不同。 鲁式和双螺旋式机械增压器使用不同类型的啮合凸缘，而离心式机械增压器使用叶轮吸入空气。尽管这三种设计都能产生增压效果，但在效率上却有很大差别。 各个类型的机械增压器都有不同的尺寸，具体选择哪一种取决于您是只想提升汽车的动力，还是想去参加赛车运动。 鲁式机械增压器是最老式的一种设计。1860年，Philander和Francis Roots申请了鲁式机械增压器的设计专利，作为帮助矿井通道通风的机器。1900年，Gottleib Daimler首次在汽车发动机中安装了鲁式机械增压器。 当啮合凸缘旋转时，空气会被吸入凸缘之间的气槽中，然后在进气口和排气口之间传送。 大量的空气将进入进气歧管，并“累积”起来产生正压力。 也正因为如此，鲁式机械增压器只不过是鼓风机，而“鼓风机”一词也常用来描述所有的机械增压器。 鲁式机械增压器通常都很大，安装在发动机的顶部。 因为可以装在发动机盖的外面，所以它们在力量型汽车和大马力改装车中很受欢迎。 不过，它们却是效率最低的机械增压器，原因有两个:它们增加了轿车的重量，并且只能间歇地吸入空气，而不能顺畅地连续吸入空气。