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卡车小百科(20):结构五花八门,涡轮见了都得叫声哥 今天说说机械增压

2020-03-24 04:00:00 朱鹏飞

【卡车之家 原创】在之前的文章《卡家小百科(7):涡轮增压器如何工作?》中,我们对涡轮增压器的工作原理进行了简单的介绍。其实汽车的增压方式,除了涡轮增压外,还有机械增压。但机械增压器是什么原理,它如何工作呢?

卡车小百科(20):结构五花八门,涡轮见了都得叫声哥 今天说说机械增压

今天的卡车小百科,就对机械增压器的工作方式进行简单的科普。

涡轮见了都得叫爷爷——机械增压

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机械增压最早出现在1860年,由Philander和Francis Roots发明并申请了“鲁氏”机械增压专利技术。当时这项技术并未在汽车上使用,而是作为矿井通风设备。直接1900年,Gottleib Daimler首次在汽车发动机上安装了鲁式机械增压器,这才与汽车结下不解之缘。

在机械增压刚发明时被称超级增压器(Supercharge),后来涡轮增压发明之后,为了区别两者,涡轮增压器被称为Turbo Supercharger,机械增压则被称为Mechanical Supercharger。久而久之,两者就分别被简化为Turbocharger与Supercharger了

●  按部就班,从容增压

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机械增压与涡轮增压在动力输出上有着明显的区别,前者有接近自然进气的线性输出,而后者则因为有涡轮迟滞的现象,出力多了一丝突兀,少了一份从容。

机械增压优势在于,压气机直接由发动机曲轴驱动,只要踩下油门,增压器转速就会和发动机转速一同提高,不会存在动力迟滞的情况,因此机械增压发动机的出力表现与自然吸气发动机极为相似,却能拥有较大的马力与扭力。

机械增压缺点是油耗和压气效率。压气机需要消耗发动机功率,从发动机启动那一刻就进入工作状态,无时不刻地消耗发动机动力。现在也有在机械增压上增加一个离合器的方案,不需要它工作时就断开,以节约发动机动力。

机械增压器相比废气涡轮的增压,机械增压器效率仍然低一些。

机械增压器如何工作?

机械增压器根据增压原理不同,主要有鲁式增压、罗茨增压(双蜗杆)、离心增压这几种,此外还有滚动增压等增压形式,下面我们一个一个来说。

●  鲁式增压器

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鲁式增压器就是我们上面介绍的于1860年发明的机械增压器。鲁式增压器由2个互相啮合的转子通过旋转的方式将外部空气吸入增压。

早期的鲁式增压器的转子如同上面动图的转子一样是直齿的,后期经过改良,以斜齿的方式啮合。

斜齿转子的载荷也不像直齿转子那样硬碰硬,因此斜齿转子的工作更加平稳,冲击振动小,静音性更好。

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简单的理解鲁式增压器就像是一个绞肉机,这里的的肉就是空气。空气垂直于转子轴线方向进入,再以同样方向流出。

●  双蜗杆增压器(罗茨风机)

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双蜗杆式增压器又称为罗茨鼓风机,它和鲁氏机械增压器十分相似。

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双蜗杆式增压器也是通过一组啮合凸缘的蜗杆转子吸入空气。和鲁氏增压器不同的是,双螺旋式增压器的蜗杆为不对称蜗杆,为一公一母。

双螺旋式增压器工作时,蜗杆转子会不断的压缩转子壳体内的空气,空气从增压器进气口流向排气口时,随着气道的收缩,空气被进一步压缩,使得空气的压缩可以连续进行。

这样既提高增压器的压缩效率,又使得增压器不需要造得十分庞大。因此双蜗杆式增压器比鲁式增压器的压气效率更高。

●  离心式增压器

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离心式增压器的原理和废气涡轮增压器原理比较相似了,它也是通过叶轮的旋转将空气高速吸入狭小的压缩机壳体进行增压。不过离心式增压器的叶轮是由发动机驱动,不受限于废气量,只要发动机处于工作状态,离心式增压器均能提供增压。

由于和废气涡轮比较相似,很多人也会以为这是废气涡轮增压器。但是从驱动形式上来说,离心式增压器是一款货真价实的机械增压器。

●  滚动式增压器VW G-Lader Supercharger

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滚动式增压器现在基本属于难觅踪影。20世纪90年代,滚动式增压器被大众汽车装配在大众POLO G40和Corrado G60之上。

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其原理是在一个螺旋形状的进气道中央布置一个偏心驱动轮,驱动上再安装另外一个螺旋叶片,螺旋叶片与螺旋进气道相互平行。

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在偏心轮的转动下,螺旋叶片不断的在螺旋进气道内滚动式运行,不断挤压流入的空气形成增压。


现在的卡车几乎都使用柴油发动机,柴机油的高压缩比特性,使得十分适合采用涡轮增压。此外机械增压带来的平顺性提升对卡车并无明显的优势和吸引力,因此,现在鲜有卡车发动机搭载机械增压。

但机械增压作为一种历史悠久的增压技术,其技术依然值得学习的研究。如果大家对机械增压器还有什么看法和讨论,欢迎在下面评论区留言并分享到朋友圈。

今天关于机械增压器的原理和结构形式就介绍到这里。机械增压器的增压效率及增压值不如废气涡轮增压,但其独特的魅力依然在部分厂家和发烧友心中占有一席之地。(文/朱鹏飞)

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