導讀：增壓技術(shù)在發(fā)動機小型化和節(jié)能減排的進程中發(fā)揮著巨大的作用，現(xiàn)在常見的主要是廢氣渦輪增壓和機械增壓，它們的PK誰更強？
為了滿足由于發(fā)動機小型化帶來的轉(zhuǎn)矩和功率不足等問題，成熟的渦輪增壓技術(shù)逐步成為各個整車廠的技術(shù)之路。對于發(fā)動機增壓技術(shù)，現(xiàn)在常見的主要是廢氣渦輪增壓和機械增壓技術(shù)，也有雙增壓的應用，還有廠商推出了三級增壓，增壓技術(shù)正在不斷進步。
主要的增壓技術(shù)
廢氣渦輪增壓技術(shù)是利用廢氣的能量驅(qū)動渦輪增壓器的渦輪，帶動在進氣端的壓葉輪壓縮進氣，可以獲得較高的進氣歧管壓力，這樣發(fā)動機在進氣門開啟期間，可以獲得更高密度和更大流量的新鮮空氣，以提高發(fā)動機輸出功率和轉(zhuǎn)矩。同時，發(fā)動機都會在增壓器壓端出口后管道加裝一個中冷器，用來降低被壓縮空氣溫度，以進一步提高空氣密度，同時改善發(fā)動機燃燒，降低排放和油耗。
廢氣渦輪增壓器及其工作原理
機械增壓是通過皮帶由曲軸帶輪驅(qū)動進行空氣壓縮，以獲得更高密度的氣體，進一步獲得更高的功率。機械增壓一般和發(fā)動機轉(zhuǎn)速有一個固定的傳動比，帶來最大的一個好處就是在任何工況下都能提供即時的增壓響應，完全不依賴于排氣溫度和壓力，在任何情況下都沒有任何增壓延遲，這將使得機械增壓發(fā)動機具有對應油門的極佳的瞬態(tài)響應和車輛的極佳的駕駛性能。
機械增壓器的結(jié)構(gòu)及其工作原理
也有發(fā)動機同時利用廢氣和機械增壓技術(shù)，如大眾1.4 L雙增壓發(fā)動機，其下面部分屬于廢氣渦輪增壓結(jié)構(gòu)，上面部分則是機械增壓。當發(fā)動機在低速運轉(zhuǎn)時，由于廢氣能量較少，則利用機械增加獲得較高的低速轉(zhuǎn)矩和加速性能，在發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時，機械增壓機構(gòu)脫離，完全利用廢氣驅(qū)動廢氣渦輪增壓器，獲得較好的高速性能，并降低油耗。
大眾1.4 L混合增壓發(fā)動機原理
渦輪增壓的優(yōu)勢
1
30%以上的功率提升
廢氣渦輪增壓器能夠使發(fā)動機比較容易獲得30%甚至更高的功率提升，同時使發(fā)動機最高轉(zhuǎn)矩點的轉(zhuǎn)速降低到2 000 r/min以下，甚至可能達到1 500 r/min。這樣就使小排量的增壓發(fā)動機輕易達到更大排量發(fā)動機的性能，滿足整車使用要求。
2
10%-15%的節(jié)油效果
對于增壓發(fā)動機，雖然由于泵氣損失，相對于相似功率的發(fā)動機，似乎油耗偏高，但是由于其良好的低速轉(zhuǎn)矩，匹配合適的傳動比，能使發(fā)動機運行大部分工況靠近最低油耗區(qū)，從而獲得10%-15%的節(jié)油效果。
3
補償發(fā)動機高原功率損失
增壓器的使用可以補償發(fā)動機高原功率損失。高原地區(qū)空氣稀薄，大氣壓偏低，自然吸氣發(fā)動機因此而進氣量減少，導致動力下降。若采用廢氣渦輪增壓器，情況則大為不同。廢氣渦輪增壓器在海平面高速全負荷時會打開放氣閥，泄掉廢氣不做功，而裝配了增壓發(fā)動機的整車在高原行駛時，發(fā)動機ETK會根據(jù)情況減小或關(guān)閉增壓器廢氣旁通閥，以獲得更高的壓縮比，使得發(fā)動機進氣岐管的絕對壓力達到與海平面行駛時相似或略低的水平，達到功率不降或只是略微降低的效果。這就是人們常說的“增壓器的高原補償”。
4
提升整車操縱性能
由于增壓器提升了發(fā)動機的低速轉(zhuǎn)矩，使得整車在低速時有較高的儲備轉(zhuǎn)矩，這樣能獲得較好的加速性能，從而使用戶體驗到良好的整車操縱性能。
需要說明的是，由于機械增壓消耗的是發(fā)動機的輸出功率，而廢氣渦輪增壓則合理利用了發(fā)動機廢氣能量，即使會由于排氣端背壓略高，導致部分復合泵氣損失略為增加，但也比機械增壓綜合油耗降低10%以上。另外，為了滿足發(fā)動機瞬態(tài)加速性能和較高的低速轉(zhuǎn)矩，廢氣渦輪器渦輪和壓輪越來越小，轉(zhuǎn)動慣性也隨之更小，或者采用雙流道，可變截面渦端技術(shù)，性能更加優(yōu)越,使得廢氣渦輪增壓技術(shù)優(yōu)勢更為明顯。
機械增壓的優(yōu)勢
從瞬態(tài)響應上來比較，機械增壓具有渦輪增壓無可比擬的優(yōu)勢。從瞬態(tài)響應圖中可以看出，在中、低速超車工況，機械增壓在0.5 s以內(nèi)就可以建立90%的絕對壓力，而渦輪增壓要用5 s才能達到相同的壓力，這種增壓的延遲足以對整車的駕駛感操控感產(chǎn)生很大影響。
兩種增壓器的瞬態(tài)響應比較
渦輪增壓器利用廢氣能量并非“免費的午餐”。渦輪排氣能量主要來源于排氣背壓的升高。排氣背壓的升高也會使發(fā)動機泵氣損失增大，從而消耗部分發(fā)動機功率。而機械增壓系統(tǒng)不提高排氣阻力，在整個轉(zhuǎn)速范圍外特性工況進氣壓力大于排氣壓力，這個壓力差對活塞做正功。
另外，得益于機械增壓發(fā)動機即時的瞬態(tài)響應和優(yōu)秀的低速扭矩，可以在發(fā)動機小型化的同時支持低速化。低速化降低了發(fā)動機的摩擦功，可有效降低整車油耗。一般規(guī)律，在同樣的車速時，發(fā)動機運行轉(zhuǎn)速降低300轉(zhuǎn)，可使整車油耗降低5%，發(fā)動機運行轉(zhuǎn)速降低900轉(zhuǎn)，可使整車油耗降低10%。
發(fā)動機運行轉(zhuǎn)速降低900轉(zhuǎn)可使整車油耗降低10%
機械增壓器是自潤滑的機械裝置，無需與發(fā)動機的油路進行連接；機械增壓器也不會產(chǎn)生極端的高溫，不需與發(fā)動機冷卻系統(tǒng)連接提供額外冷卻。因此，機械增壓器比渦輪增壓器有先天的可靠耐久性優(yōu)勢，在整車應用中也已證明了機械增壓器和發(fā)動機具有同壽命的耐久性，與此同時，機械增壓器系統(tǒng)周邊零件少，成本更低。
機械增壓器系統(tǒng)簡單
機械增壓系統(tǒng)不從排氣汲取能量，使發(fā)動機冷啟動工況三元催化器很快達到起燃溫度。同時得益于更好的燃燒室掃氣，使發(fā)動機可以適當提高壓縮比或增大點火提前角。另外，不依賴于排氣能量，使得機械增壓器在Miller循環(huán)或Atkinson循環(huán)發(fā)動機及上也會更為適用。此外，機械增壓器還能夠允許 EGR 進入增壓器進氣端，對汽油機或柴油機都能提供EGR泵的功能，而渦輪增壓器一般不能允許EGR進入進氣端。
應對挑戰(zhàn)不斷創(chuàng)新
渦輪增壓和機械增壓各有優(yōu)勢，各位專家也各有見解。終端客戶對汽車的要求越來越高，對舒適性、駕駛性、油耗、耐久性以及各種不同的駕駛環(huán)境的適應能力等，加上法規(guī)對排放和油耗越來越嚴格的要求，不斷驅(qū)動著增壓技術(shù)的進步。期待它們都有更加出色的性能表現(xiàn)!(來源：AI汽車網(wǎng))
