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涡轮增压与机械增压对比

两者都给发动机强行送入更多空气,好让它多烧油、多出力,但获取驱动力的地方不同。用下面的按钮来对比: 靠废气驱动的涡轮增压,与靠皮带驱动的机械增压。

涡轮增压 vs 机械增压 · 对比 同样把空气压进发动机 · 涡轮靠废气驱动 · 机械增压靠皮带驱动 ① 涡轮增压(废气驱动) ② 机械增压(皮带驱动) 发动机 需要更多空气才能多烧油、多出力 新鲜空气 新鲜空气 废气(高温) 吹动涡轮 皮带 曲轴带动 曲轴皮带轮 发动机动力输出 驱动皮带轮 皮带带动它转 增压转子 两组转子反向旋转 连接轴 两者同轴同转 涡轮 废气吹动 · 热端 压气机 压缩进气 · 冷端 涡轮增压:靠废气驱动 有迟滞 · 高速高效 · 省油 机械增压:靠皮带驱动 即时响应 · 低转有力 · 耗功率
两种强灌空气的方式 进气 → 涡轮:废气驱动 机械增压:皮带驱动 → 压缩空气 → 发动机出力更大
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详细说明

两种强灌更多空气的方式

涡轮增压与机械增压都是强制进气装置。它们把比发动机自然吸气更多的空气压进气缸;而发动机能烧多少油取决于能得到多少空气,所以这些额外的空气,能让同样的排量输出更大功率。

区别在于从哪里获得旋转它的能量。涡轮增压由发动机排出的废气驱动:涡轮与其压气机同在一根轴上,是排气驱动进气。机械增压则由曲轴经皮带机械驱动,也就是说,是发动机自己在带动它。

为什么要对比?

正是这一处差别,决定了它们全部的取舍。涡轮要等废气积累,因此有迟滞;又因利用浪费的能量,所以高效。机械增压直接与曲轴联动,所以响应即时;又因要消耗发动机功率,所以费一点油。把两者并排一看,就不难明白为什么该选哪个取决于具体的车。

部件及其作用

1. 发动机需要更多空气

发动机靠燃烧燃油与空气做功,而它能烧的油量受空气量的限制。压入更多空气,它就能烧更多油,所以这两种装置存在的意义,就是给发动机送入更密的混合气。

2. 涡轮:废气驱动涡轮

在涡轮增压中,发动机的废气被用来做功。它掠过热端的涡轮并使其旋转,把原本会从排气管浪费掉的能量,变成旋转。

3. 涡轮:同一根轴带动压气机

涡轮与压气机共用一根轴,所以涡轮一转,冷端的压气机也随之旋转。它吸入新鲜空气并加以压缩,在送往发动机的路上提高压力。

4. 涡轮:先迟滞,后段强劲

由于涡轮要等废气积累,增压到来之前会有一小段延迟——迟滞。但当发动机大负荷工作、排气流量充足后,它能在利用余能的同时送出充足增压,这就是涡轮适合高效与高输出发动机的原因。

5. 机械增压:皮带带动转子

机械增压是机械驱动的。皮带从发动机曲轴上的皮带轮连到增压器上的皮带轮,于是发动机一转,机械增压也随之转动,其反向旋转的两组转子把空气直接压入进气。

6. 机械增压:响应即时,但有代价

因为与曲轴联动,发动机一加速,机械增压便立刻产出增压,无需等待——这是它的长处,低转速下感觉尤为有力。代价是发动机要分出自身一部分功率来带动皮带,因此会多费一点油。

7. 如何在两者间取舍

涡轮通常是更高效的选择,适合巡航,也适合需要高转速发力的发动机。机械增压则通常是更灵利的选择,适合更看重低速即时爆发力、而不太介意油耗的场合。有些发动机甚至两者兼用,让各自发挥所长。

涡轮增压与机械增压最主要的区别是什么?

两者都给发动机送入更多空气,但驱动方式不同。涡轮增压由发动机排出的废气驱动;机械增压则由发动机曲轴经皮带驱动。

涡轮增压为什么会有迟滞?

因为它在等待废气积累。踩下油门后,发动机要先排出更多废气,涡轮才能转得更快、压气机才跟得上,这段等待就是迟滞。

机械增压为什么响应即时?

因为它直接与曲轴联动。发动机一加速,皮带就让机械增压同步转得更快,增压立刻上来,无需等待废气。

哪种更费油?

机械增压,因为发动机要分出自己的一部分功率来带动它。涡轮增压利用的是原本会从排气浪费掉的能量,所以在巡航时更高效。

哪种低转更有力?

机械增压。发动机一转动,增压便随之而来,因此低转速下感觉更有力。涡轮增压则通常在转速较高、排气流量较大时才建立起最佳增压。

一台发动机能同时用两者吗?

可以。有些发动机采用双增压,用机械增压提供低转速的即时响应,用涡轮增压提供高效的高转速增压,随转速上升在两者之间切换。

常见误区

涡轮增压和机械增压是同一个东西的不同叫法。 两者都只是「加增压」,于是两个词被混用。
它们的驱动能量不同。 涡轮靠废气运转,机械增压靠曲轴经皮带运转。
涡轮增压是白来的动力。 既然用的是废气,就以为它对发动机毫无代价。
它利用余能,但仍需代价。 排气背压与增加的复杂度都是实际代价,即便涡轮用的能量本会白白损失。
机械增压只在高转速才起作用。 把皮带驱动的装置想成需要发动机转得很快才会有效果。
它的强项恰恰在低转。 它连着曲轴,发动机一转就产生增压,所以低速下感觉特别有力。
免责声明:本图解为教学目的做了大幅简化,真实系统变量与复杂度远超此处。不可用于工程生产用途,也不构成金融、政治或专业建议。