认识引擎进气形式─ 自然进气 vs 强制进气


虽然电动车已经势不可挡,但是目前市场上汽车主流的动力系统仍然是内燃机引擎。不过和单纯由电动马达与电池组成的电动系统不同,内燃机引擎在结构与设计上拥有许多变化与不同的形式,虽然这让内燃机引擎相当复杂,却也是让人着迷不已之处。这次就要带车迷来认识内燃机引擎的进气形式,了解不同进气方式的优缺点。

引擎进气 引擎进气

自然进气

自然进气引擎又简称为NA(Naturally Aspirated)引擎。以目前普遍的四行程内燃机引擎来说,汽缸内活塞在进气行程时会向下移动,进气汽门也会开启。此时汽缸内会产生真空效应,将进气管路当中的空气或者混合油气吸入汽缸内。自然进气,正是完全仰赖进气行程时引擎产生的真空将周遭的空气自然吸入汽缸之中来提供燃烧行程所需要的空气。

若要增加自然进气引擎的进气效率,最简单的方式为使用流量较大的进气滤芯,但是会因此稍微牺牲进气系统的过滤效果。较为进阶的方式则是使用俗称多喉直喷的「独立式节气门系统」,或者修改进气歧管的设计来增加进气气流的流速,进而改善进气行程之下引擎的进气效率。


自然进气引擎 自然进气引擎


▼BMW S65 V8引擎为了追求最佳进气效率,就采用了独立式节气门系统

BMW S65 V8引擎 BMW S65 V8引擎


注:坊间有一些改装品会在进气管路当中加装类似涡轮叶片或者风扇叶片的装置,宣称能够增加引擎的进气量来提升动力。事实上,这类改装品只会对进气气流造成阻碍,对引擎性能只有反效果,甚至有可能因为质量不良而造成零件破损导致碎片吸入引擎,奉劝读者不要冒险使用这类改装品。至于有人改装过后「感觉」动力增加,充其量也只是因为进气阻力增加而改变引擎低转速时输出曲线的「错觉」罢了。

自然进气引擎的效率与马力重量比都比较低,动力提升的空间也非常有限,此外,随着高度增加与大气压力下降,自然进气引擎的性能会显著的降低,也就是出现「高山症」的现象。

然而,自然进气引擎有着结构简单的优点,在这个条件之下,自然进气引擎的妥善率通常较好,而制造成本也比较低,保养也相对容易。另外,自然进气引擎因为输出相当线性,因此动力输出的特性容易掌握,油门反应也比较直接,而让车迷最热爱的一点,就是自然进气引擎有着无可比拟的悦耳排气声浪。因此,即便涡轮增压引擎已经成为市场主流,却还是有部分高性能车款坚持搭载大排气量、多缸数的自然进气引擎。

强制进气

强制进气引擎(Forced Induction Engine)以自然进气引擎为基础,但是加装了增压器来为引擎提供更大的进气量,进而提升引擎的输出。以简化的方式举例来说,假设在自然进气状态之下,一个汽缸可以吸入最多500cc的空气量,在使用了增压器以后,变成能够「塞入」1000cc的空气量,这么一来引擎在燃烧行程时就拥有两倍的空气(混合油气)能够燃烧,爆发出更多能量来驱动引擎。

增压器主要又分为两种形式,分别是涡轮增压器(Turbocharger)以及机械增压器(Supercharger),两种增压方式各自的优缺点请看下一篇文章说明。

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