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針對自然進氣（NA）引擎在高轉速區域會出現進氣效率低落的問題，從最基本的關鍵點著手，也就是想辦法提升進氣歧管內的空氣壓力，以克服氣門干涉阻力，雖然進氣歧管、氣門、凸輪軸的尺寸不變，但由于進氣壓力增加的結果，讓每次氣門開啟時間內能擠入燃燒室的空氣增加了，因此噴油量也能相對增加，讓引擎的工作能量比增壓之前更為強大，這就是增壓（Charge）的基本原理。 　　現今運用在汽車的增壓系統有兩大主流 　　機械增壓（Super Charge）、渦輪增壓（Turbo Charge） 　　本文將機械增壓方式，并分析其優缺點。 　　機械增壓器（Super Charge）之構造 　　機械增壓器采用皮帶與引擎曲軸皮帶盤連接，利用引擎轉速來帶動機械增壓器內部葉片，以產生增壓空氣送入引擎進氣歧管內，整體結構相當簡單，工作溫度界于70℃-100℃，不同于渦輪增壓器靠引擎排放的廢氣驅動，必須接觸400℃-900℃的高溫廢氣，因此機械增壓系統對于冷卻系統、潤滑油脂的要求與NA自然進氣引擎相同，機件保養程序大同小異。 　　機械增壓器（Super Charge）之特性 　　由于機械增壓器采用皮帶驅動的特性，因此增壓器內部葉片轉速與引擎轉速是完全同步的，基礎特性為： 　　引擎rpm X（R1/R2）= 增壓器葉片之rpm 　　R1 引擎皮帶盤之半徑 　　R2 機械增壓器皮帶盤之半徑 　　由于各類引擎的皮帶盤尺寸差異不大，同時受限于引擎安裝空間，因此機械增壓器的工作轉速遠低于30,000rpm，與渦輪增壓器經常處于100,000rpm以上超高轉域的情形相去甚遠，同時機械增壓器轉速是完全連動于引擎轉速，兩者呈現平起平坐的現象，形成一組穩定之等差數線，而且增壓器與引擎之間會互相影響，當一方運轉受阻的時候，必定會藉由皮帶傳輸而影響另一方的運作，這就是機械增壓器的特性。 　　由于制造成本的限制，市售車輛的引擎最高轉速多半維持在7500rpm以下，理想的機械增壓器應該在1000rpm-7500rpm的引擎工作區域之內，產生一足夠且穩定之增壓值，讓引擎輸出提升20-40%，因此機械增壓器必須在低轉速就產生增壓效應，通常引擎一脫離怠速區域，在1000rpm-1300rpm即能帶動機械增壓器產生增壓效果，并延續至引擎最高轉速，因此整體增壓曲線是呈現一緩步上升之平滑曲線，經由供油程序與泄壓閥的調整，即可達成“高原型”引擎輸出功率曲線的目標。 　　不過看似完美無缺的機械增壓系統，卻有一個小問題存在，由于機械增壓器的動力來源完全依靠引擎帶動，而引擎的負擔越輕，轉速提升就越快，這就是為什么比賽用房車都事先拆除冷氣壓縮機的原因，若是方程式（formula）賽車，甚至連激活馬達、機油幫浦都改成外部連接，以減少對引擎造成的負擔，因此增壓器本身的運轉阻力必須越小越好，才不會拖累引擎的工作效率。 　　然而增壓器產生的能量（增壓值）與阻力成正比關系，如果一味追求增壓值，雖然引擎輸出的能量大增，但是相對的增壓器內部葉片受風阻力也會升高，當阻力達到某一界限時，增壓器本身的阻力會讓引擎承受極大的負擔，嚴重影響引擎轉速的提升，因此設計師必須在增壓值與引擎負擔之間取得妥協，以避免高增壓系統帶來的負面效應。 　　目前歐洲生產的機械增壓系統多半采取0.3-0.5kg/c㎡的低增壓，著重在于低轉速扭力輸出與中高轉速“高原型”馬力輸出，而臺灣“特嘉”研發的新式低阻抗增壓器可以產生0.6-0.9kg/c㎡的中度增壓值，動力提升的幅度更為顯著，雖然機械增壓系統在現階段仍然無法突破1.0kg/c㎡的高增壓范圍，而渦輪增壓早已突破2.0kg/c㎡的超增壓境界，單就效率而言，渦輪增壓系統可以用“倍數”來提升引擎輸出，但是兩者在結構上無法相提并論。 　　高增壓渦輪增壓系統必須讓引擎承受由負壓轉變為正壓的劇烈變化與高壓，因此引擎內部機件的材質與加工精密度要求很高，對于冷卻、潤滑系統的要求也遠較一般引擎來得高，保養間隔短、手續繁雜、工作壽命短..等等都是高增壓值渦輪引擎的缺點。 　　在引擎機件維持原有形式，不用額外制造高單價精密機件的情形下，機械增壓系統可以讓引擎動力輸出增進20-40%，又不至于造成維修體系的負擔，因此各大車廠在近年都有開發機械增壓引擎的計劃，例如：BENZ、Jaugar、Aston Martin..等等歐洲高級車廠都采用機械增壓系統來延長現有引擎的生產壽命，并達成環保、省油、高效率的目標，以大幅節省新引擎的開發費用。 　　機械增壓的種類 　　機械增壓共分為3類 　　離心式機械增壓（Centrifugal Superchargers）：這種機械增壓與渦輪增壓很像，只不過它不是用發動機的廢氣驅動，而是用發動機的皮帶帶動。它和渦輪增壓增壓原理相同，吸入空氣靠離心力把空氣加壓，以達到壓縮空氣的目的。 　　基本式機械增壓（Roots Superchargers）：你經常能在60到70年代的肌肉車上看到看到這東西，它從發動機蓋上的突非常明顯，正如圖中這輛野馬跑車一 樣。這種機械增壓將空氣吸入增壓器內部，有兩個螺旋狀葉片將空氣壓縮，之后送到進氣歧管里。這種機械增壓能提供強大的扭矩輸出。它在加速比賽和街道競賽中十分流行。 　　螺旋式增壓器（Screw Superchargers）：這個形式的增壓器是基本型的派生出來的，而且也長得很像，但它們的吸氣壓縮方式卻截然不同。當空氣被吸入 增壓器時，被螺旋狀葉片強壓入進氣歧管內。這種形式的增壓器對于提升各個轉速的馬力都很有效

回答者：2016-03-25 00:00