涡轮增压为何大行其道,机械增压都被“压”到哪里去了?

都写作3.0T,你知道奥迪和奔驰的最大区别在哪里吗?沃尔沃新一代Drive-E发动机中的高功率型号T6为什么能一下子把2.0四缸机的功率推到300马力以上?奥秘全在机械增压。

奥迪的3.0L机械增压发动机 奥迪的3.0L机械增压发动机

是不是对这个名称有点陌生?现在都流行涡轮增压,另一种增压方式,机械增压渐渐被边缘化了。举个例子,用于奥迪A6、Q7等车型上的那一台3.0L V6机械增压发动机往往也被简称为3.0T发动机,这种说法其实并不准确,T代表Turbocharger,涡轮增压器,而机械增压器的英文名为:Supercharger,简称应为SC,比如奥迪那台3.0L发动机在数据表中应该写作3.0SC而非3.0T。早些年,媒体都会注意两者的称谓区别,但现在,基本都统称为3.0T了。

捷豹的机械增压发动机也是一绝 捷豹的机械增压发动机也是一绝

都是增压,涡轮和机械有什么区别?

涡轮增压或许大家比较熟悉,通过发动机排出的废气推动排气管处的涡轮高速旋转,涡轮带动进气管处的泵轮旋转为进气增压。而机械增压则不需要利用废气,进气管处同样有一个压气机,排气管则没有涡轮,它的动力来自于发动机,压气机直接通过皮带或者齿轮连接曲轴。

图为一台涡轮增压器,嵌在发动机的进排气管中间 图为一台涡轮增压器,嵌在发动机的进排气管中间

一个动力来自于排出的废气,一个动力来自于发动机曲轴,这是机械增压和涡轮增压根本的区别。涡轮增压由于依靠废气推动,因此在发动机低转速情况下,排气量小,废气自然流速较慢,难以推动涡轮。因此,涡轮增压不可避免存在迟滞。甚至,低转速时如果强行让废气推动涡轮,反而会导致排气受到阻碍,发动机运转效率下降。

因此,涡轮增压发动机都会设置一个涡轮介入的转速,在达到一定转速前,排气不经过废气涡轮,不受阻碍的排出。因此我们也可以体会到,涡轮车起步时随着转速提高会有一个明显的二次冲击,那就是涡轮开始介入的表现。

这种冲击感则会影响平顺性,所以至今仍有许多人仍然挚爱自然吸气发动机。而机械增压没有这种烦恼。从基本原理上来讲,机械增压直接通过发动机提取动力,只要发动机在转动,增压器就能够工作,因此,其最大的好处就是响应快,平顺性和自然吸气发动机相当,低转速时就能提供较大的扭矩增幅。

可以看到,机械增压器通过皮带与曲轴相连接 可以看到,机械增压器通过皮带与曲轴相连接

但是机械增压不可能是完美的,甚至缺陷还会更大,才会被涡轮增压发动机占据主导地位。从结构上就能够明白,机械增压会直接消耗发动机产生的动力,会影响发动机效率,转速越高,损耗越大,机械增压不如涡轮增压提升动力的潜力大。同时在本身动力性能不足的发动机上完全无法发挥功能,小排量发动机带不动机械增压。于是在如今这个追求排放,讲究小排量大动力的年代,机械增压的地位就很尴尬了。

当世最强机械增压发动机,道奇Challenger Demon的6.2L V8 当世最强机械增压发动机,道奇Challenger Demon的6.2L V8

除此之外,涡轮增压也正在弥补自身的缺点,早些年有过双涡轮的研究,和现在这种双涡轮增压V6,两个涡轮分别负责3个气缸不同,那种双涡轮目的在于改善迟滞。一大一小两个涡轮,高转速启用大号涡轮,增大增压值提高输出,低转速用小涡轮,减少迟滞。

还有VGT(保时捷称VTG)可变几何涡轮技术,在通常涡轮(黄色部分)的外侧加了一环可通过电子系统控制角度的叶片(红色部分),当发动机的转速较低的时候,废气压力较低,导流叶片打开角度较小,排气阻力较小,同时叶片更加贴近旋转中心,涡轮转动惯量也小,从而能够更容易的提高发动机低转速下涡轮的转速,减轻“涡轮延迟”现象。随着发动机的转速的提高,导向叶片的角度逐渐变大。当发动机达到最大负荷的时候,导向叶片完全打开,与排气侧主体涡轮形成一个更大的叶片,相当于一个大涡轮,增压效果更强。718的2.0T H4发动机就采用了这项技术。

当然更加厉害的还有电子涡轮(SQ7)以及48V技术等,都能够极大地改善涡轮增压技术的缺陷。至于普通小排量车型,各种小惯量涡轮、可变进气歧管等技术,虽然仍然无法完全消除涡轮迟滞,但家用绰绰有余,动力强、燃效高,基本盘涡轮增压领先太多。虽然机械增压的驾驶感受更好,更加平顺,但始终抵不过现实需求,机械增压输的不冤。

两全其美双增压

沃尔沃S60 Polestar的双增压发动机,毫不夸张的说,这是最优秀的四缸发动机之一 沃尔沃S60 Polestar的双增压发动机,毫不夸张的说,这是最优秀的四缸发动机之一

最后再说说双增压吧,双增压和双涡轮增压又有不同,指的是机械增压+涡轮增压,既可以实现机械增压平顺的提速特性,也能够在高速工况下利用涡轮增压提高动力输出,提高燃效。但是缺点很明显,技术更加复杂,而且最关键的还是其作用较为鸡肋。普通涡轮增压完全能够满足家用车型需求。至于运动定位的车型,可以拥有足够大的排量和足够多的气缸,比什么机械增压手段更有用。因此,增压发动机仍然是涡轮增压的天下。

国内现在可以买到的机械增压车型有哪些呢?

奥迪:A6L、A8L、SQ5、Q7

捷豹路虎:XE、XF(L)、XJ、F-PACE、F-Type、星脉、揽运、揽胜、发现

沃尔沃(双增压):XC90 T6、S90 T6(标轴)、S60/V60 Polestar(马上就没了)

大众:途锐、辉昂、尚酷(双增压)

此外通用、克莱斯勒的大排量车型如CTS-V、Charger等采用机械增压较多,但都昙花了。

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