深度技术：涡轮增压PK机械增压，知识大普及

 

导读：增压技术在发动机小型化和节能减排的进程中发挥着巨大的作用，现在常见的主要是废气涡轮增压和机械增压，它们的PK谁更强？

为了满足由于发动机小型化带来的转矩和功率不足等问题，成熟的涡轮增压技术逐步成为各个整车厂的技术之路。对于发动机增压技术，现在常见的主要是废气涡轮增压和机械增压技术，也有双增压的应用，还有厂商推出了三级增压，增压技术正在不断进步。

主要的增压技术

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废气涡轮增压

废气涡轮增压技术是利用废气的能量驱动涡轮增压器的涡轮，带动在进气端的压叶轮压缩进气，可以获得较高的进气歧管压力，这样发动机在进气门开启期间，可以获得更高密度和更大流量的新鲜空气，以提高发动机输出功率和转矩。同时，发动机都会在增压器压端出口后管道加装一个中冷器，用来降低被压缩空气温度，以进一步提高空气密度，同时改善发动机燃烧，降低排放和油耗。

废气涡轮增压器及其工作原理

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机械增压

机械增压是通过皮带由曲轴带轮驱动进行空气压缩，以获得更高密度的气体，进一步获得更高的功率。机械增压一般和发动机转速有一个固定的传动比，带来最大的一个好处就是在任何工况下都能提供即时的增压响应，完全不依赖于排气温度和压力，在任何情况下都没有任何增压延迟，这将使得机械增压发动机具有对应油门的极佳的瞬态响应和车辆的极佳的驾驶性能。

机械增压器的结构及其工作原理

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双增压

也有发动机同时利用废气和机械增压技术，如大众1.4 L双增压发动机，其下面部分属于废气涡轮增压结构，上面部分则是机械增压。当发动机在低速运转时，由于废气能量较少，则利用机械增加获得较高的低速转矩和加速性能，在发动机高速运转时，机械增压机构脱离，完全利用废气驱动废气涡轮增压器，获得较好的高速性能，并降低油耗。

大众1.4 L混合增压发动机原理

涡轮增压的优势

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30%以上的功率提升

废气涡轮增压器能够使发动机比较容易获得30%甚至更高的功率提升，同时使发动机最高转矩点的转速降低到2 000 r/min以下，甚至可能达到1 500 r/min。这样就使小排量的增压发动机轻易达到更大排量发动机的性能，满足整车使用要求。

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10%-15%的节油效果

对于增压发动机，虽然由于泵气损失，相对于相似功率的发动机，似乎油耗偏高，但是由于其良好的低速转矩，匹配合适的传动比，能使发动机运行大部分工况靠近最低油耗区，从而获得10%-15%的节油效果。

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补偿发动机高原功率损失

增压器的使用可以补偿发动机高原功率损失。高原地区空气稀薄，大气压偏低，自然吸气发动机因此而进气量减少，导致动力下降。若采用废气涡轮增压器，情况则大为不同。废气涡轮增压器在海平面高速全负荷时会打开放气阀，泄掉废气不做功，而装配了增压发动机的整车在高原行驶时，发动机ETK会根据情况减小或关闭增压器废气旁通阀，以获得更高的压缩比，使得发动机进气岐管的绝对压力达到与海平面行驶时相似或略低的水平，达到功率不降或只是略微降低的效果。这就是人们常说的“增压器的高原补偿”。

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提升整车操纵性能

由于增压器提升了发动机的低速转矩，使得整车在低速时有较高的储备转矩，这样能获得较好的加速性能，从而使用户体验到良好的整车操纵性能。

需要说明的是，由于机械增压消耗的是发动机的输出功率，而废气涡轮增压则合理利用了发动机废气能量，即使会由于排气端背压略高，导致部分复合泵气损失略为增加，但也比机械增压综合油耗降低10%以上。另外，为了满足发动机瞬态加速性能和较高的低速转矩，废气涡轮器涡轮和压轮越来越小，转动惯性也随之更小，或者采用双流道，可变截面涡端技术，性能更加优越,使得废气涡轮增压技术优势更为明显。

机械增压的优势

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瞬态响应的比较

从瞬态响应上来比较，机械增压具有涡轮增压无可比拟的优势。从瞬态响应图中可以看出，在中、低速超车工况，机械增压在0.5 s以内就可以建立90%的绝对压力，而涡轮增压要用5 s才能达到相同的压力，这种增压的延迟足以对整车的驾驶感操控感产生很大影响。

两种增压器的瞬态响应比较

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油耗的比较

涡轮增压器利用废气能量并非“免费的午餐”。涡轮排气能量主要来源于排气背压的升高。排气背压的升高也会使发动机泵气损失增大，从而消耗部分发动机功率。而机械增压系统不提高排气阻力，在整个转速范围外特性工况进气压力大于排气压力，这个压力差对活塞做正功。

另外，得益于机械增压发动机即时的瞬态响应和优秀的低速扭矩，可以在发动机小型化的同时支持低速化。低速化降低了发动机的摩擦功，可有效降低整车油耗。一般规律，在同样的车速时，发动机运行转速降低300转，可使整车油耗降低5%，发动机运行转速降低900转，可使整车油耗降低10%。

发动机运行转速降低900转可使整车油耗降低10%

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可靠性和耐久性

机械增压器是自润滑的机械装置，无需与发动机的油路进行连接；机械增压器也不会产生极端的高温，不需与发动机冷却系统连接提供额外冷却。因此，机械增压器比涡轮增压器有先天的可靠耐久性优势，在整车应用中也已证明了机械增压器和发动机具有同寿命的耐久性，与此同时，机械增压器系统周边零件少，成本更低。

机械增压器系统简单

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其他方面的优势

机械增压系统不从排气汲取能量，使发动机冷启动工况三元催化器很快达到起燃温度。同时得益于更好的燃烧室扫气，使发动机可以适当提高压缩比或增大点火提前角。另外，不依赖于排气能量，使得机械增压器在Miller循环或Atkinson循环发动机及上也会更为适用。此外，机械增压器还能够允许 EGR 进入增压器进气端，对汽油机或柴油机都能提供EGR泵的功能，而涡轮增压器一般不能允许EGR进入进气端。

应对挑战不断创新

涡轮增压和机械增压各有优势，各位专家也各有见解。终端客户对汽车的要求越来越高，对舒适性、驾驶性、油耗、耐久性以及各种不同的驾驶环境的适应能力等，加上法规对排放和油耗越来越严格的要求，不断驱动着增压技术的进步。期待它们都有更加出色的性能表现!(来源：AI汽车网)