汽車增壓器是怎麼工作的?(中)

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【大紀元2021年11月20日訊】(續上週)自從內燃機發明以來,汽車工程師、汽車迷和賽車設計師一直在尋找提高其動力的方法。添加增壓器是實現強制進氣的好方法。在此,我們將解釋什麼是增壓器、它們的工作原理以及它們與渦輪增壓器的比較。

增壓器的類型
增壓器分為三種類型:羅茨(Roots)式、雙螺桿式和離心式。主要區別在於它們如何將空氣推進到發動機的進氣歧管。

羅茨增壓器就是你有時會看到位於拖車引擎蓋頂部的增壓器。它使用兩個轉子嚙合在一起並壓縮進入的空氣,然後將其送到發動機。正如你可能已經猜到的那樣,雙螺桿增壓器有兩個轉子,它們像兩個螺釘而不是齒輪一樣纏繞在一起。螺桿在旋轉時壓縮空氣。離心式增壓器看起來有點像蝸牛殼,帶有壓縮空氣的葉輪。儘管所有這些設計都提供可以壓縮空氣,但它們的效率卻大不相同。每種類型的增壓器都有不同的尺寸,具體取決於你是只想提升汽車動力還是參加比賽。

1) 羅茨增壓器
羅茨增壓器是最古老的設計。Philander和Francis Roots於1860年為該設計申請了專利,作為一種有助於礦井通風的機器。1900年,Gottleib Daimler在汽車發動機中加入了羅茨增壓器。

當嚙合的轉子旋轉時,轉子葉片之間的氣穴中的空氣被帶到填充側和排放側之間。大量空氣進入進氣歧管以產生正壓。正因如此,羅茨增壓器其實無非就是鼓風機,「鼓風機」這個詞仍然經常被用來形容所有的增壓器。

羅茨增壓器通常很大並且位於發動機頂部。它們在肌肉型跑車中很受歡迎,因為它們高出汽車引擎蓋。然而,由於兩個原因,它們是效率最低的增壓器:它增加了車輛的重量,並且它是不連續方式運行,所以壓縮的空氣也不是平穩連續。

2) 雙螺桿增壓器
雙螺桿增壓器的工作原理是將空氣推過一對相互嚙合的轉子。與羅茨增壓器一樣,雙螺桿增壓器內的空氣被困在轉子葉片形成的氣穴中。但是雙螺桿增壓器會壓縮轉子內的空氣。這是因為轉子具有錐形錐度,這意味著隨著空氣從填充側移動到排放側,氣穴的尺寸會減小。隨著氣穴收縮,空氣被擠壓到更小的空間中。

這使得雙螺桿增壓器更高效,但成本更高,因為螺桿式轉子在製造過程中需要更高的精度。某些類型的雙螺桿增壓器位於發動機上方,如羅茨增壓器那樣。它們也會發出很大的噪音。從排氣口排出的壓縮空氣會產生嗚嗚聲或嘯叫聲,必須通過噪聲抑制技術加以抑制。

3) 離心式增壓器
離心式增壓器的葉輪(一種類似於轉子的裝置)以非常高的速度旋轉,快速將空氣吸入壓縮機。葉輪轉速可達到50,000至60,000rpm。當空氣在葉輪的輪轂處被吸入時,離心力將使空氣向外輻射。這意味著空氣以高速但低壓離開葉輪。擴散器(一組圍繞葉輪的固定葉片)將高速低壓空氣轉換為低速高壓空氣。空氣在撞擊葉片時會減慢速度,從而降低氣流速度並增加壓力。

離心增壓器是所有強制進氣系統中最有效和最常見的。它們體積小、重量輕,安裝在發動機前部而不是頂部。當發動機加速時,它們還會發出獨特的嗚嗚聲。2021年配備OEM增壓器的車型包括Jaguar XF、Dodge Charger、Volvo S90和Ford Mustang。

這些增壓器中的任何一個都可以作為售後增強功能而添加到車輛中。有幾家公司提供套件,其中包含可以自己動手安裝的DIY增壓器所需的所有部件。在汽車賽車手的世界中,這種定制是這項運動不可或缺的一部分。一些汽車製造商甚至還在他們的量產模型中加入了增壓器。(下週續)◇

責任編輯:鍾義雲

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