汽车增压器是怎么工作的?(中)

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【大纪元2021年11月20日讯】(续上周)自从内燃机发明以来,汽车工程师、汽车迷和赛车设计师一直在寻找提高其动力的方法。添加增压器是实现强制进气的好方法。在此,我们将解释什么是增压器、它们的工作原理以及它们与涡轮增压器的比较。

增压器的类型
增压器分为三种类型:罗茨(Roots)式、双螺杆式和离心式。主要区别在于它们如何将空气推进到发动机的进气歧管。

罗茨增压器就是你有时会看到位于拖车引擎盖顶部的增压器。它使用两个转子啮合在一起并压缩进入的空气,然后将其送到发动机。正如你可能已经猜到的那样,双螺杆增压器有两个转子,它们像两个螺钉而不是齿轮一样缠绕在一起。螺杆在旋转时压缩空气。离心式增压器看起来有点像蜗牛壳,带有压缩空气的叶轮。尽管所有这些设计都提供可以压缩空气,但它们的效率却大不相同。每种类型的增压器都有不同的尺寸,具体取决于你是只想提升汽车动力还是参加比赛。

1) 罗茨增压器
罗茨增压器是最古老的设计。Philander和Francis Roots于1860年为该设计申请了专利,作为一种有助于矿井通风的机器。1900年,Gottleib Daimler在汽车发动机中加入了罗茨增压器。

当啮合的转子旋转时,转子叶片之间的气穴中的空气被带到填充侧和排放侧之间。大量空气进入进气歧管以产生正压。正因如此,罗茨增压器其实无非就是鼓风机,“鼓风机”这个词仍然经常被用来形容所有的增压器。

罗茨增压器通常很大并且位于发动机顶部。它们在肌肉型跑车中很受欢迎,因为它们高出汽车引擎盖。然而,由于两个原因,它们是效率最低的增压器:它增加了车辆的重量,并且它是不连续方式运行,所以压缩的空气也不是平稳连续。

2) 双螺杆增压器
双螺杆增压器的工作原理是将空气推过一对相互啮合的转子。与罗茨增压器一样,双螺杆增压器内的空气被困在转子叶片形成的气穴中。但是双螺杆增压器会压缩转子内的空气。这是因为转子具有锥形锥度,这意味着随着空气从填充侧移动到排放侧,气穴的尺寸会减小。随着气穴收缩,空气被挤压到更小的空间中。

这使得双螺杆增压器更高效,但成本更高,因为螺杆式转子在制造过程中需要更高的精度。某些类型的双螺杆增压器位于发动机上方,如罗茨增压器那样。它们也会发出很大的噪音。从排气口排出的压缩空气会产生呜呜声或啸叫声,必须通过噪声抑制技术加以抑制。

3) 离心式增压器
离心式增压器的叶轮(一种类似于转子的装置)以非常高的速度旋转,快速将空气吸入压缩机。叶轮转速可达到50,000至60,000rpm。当空气在叶轮的轮毂处被吸入时,离心力将使空气向外辐射。这意味着空气以高速但低压离开叶轮。扩散器(一组围绕叶轮的固定叶片)将高速低压空气转换为低速高压空气。空气在撞击叶片时会减慢速度,从而降低气流速度并增加压力。

离心增压器是所有强制进气系统中最有效和最常见的。它们体积小、重量轻,安装在发动机前部而不是顶部。当发动机加速时,它们还会发出独特的呜呜声。2021年配备OEM增压器的车型包括Jaguar XF、Dodge Charger、Volvo S90和Ford Mustang。

这些增压器中的任何一个都可以作为售后增强功能而添加到车辆中。有几家公司提供套件,其中包含可以自己动手安装的DIY增压器所需的所有部件。在汽车赛车手的世界中,这种定制是这项运动不可或缺的一部分。一些汽车制造商甚至还在他们的量产模型中加入了增压器。(下周续)◇

责任编辑:钟义云

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