增壓壓縮機

增壓壓縮機用於升壓的壓縮機，使氣體壓力提高到後接的壓縮機的吸氣壓力。

基本介紹

• 中文名：增壓壓縮機
• 外文名：booster compressor
• 含義：用於升壓的壓縮機
• 類型：機械

簡介

booster compressor

相關信息

裝用在汽車上的增壓壓縮機器，起初都是機械增壓壓縮機，在剛發明時被稱超級器(Supercharge)，後來渦輪發明之後為了區別兩者，起初渦輪器被稱為Turbo Supercharger，機械則被稱為 Mechanical Supercharger。久而久之，兩者就分別被簡化為Turbocharger與Supercharger了! 機械器壓縮機的驅動力來自發動機曲軸。

增壓壓縮機

一般都是利用皮帶連線曲軸皮帶輪，以曲軸運轉的扭力帶動器，達到目的。根據構造不同，機械曾經出現過許多種類型，包括：葉片式(Vane)、魯茲(Roots)、溫克爾(Wankle) 等型式。不過，現在較為常見的為前兩種。 魯茲器有雙葉、三葉轉子兩種型式，目前以雙葉轉子較普遍，其構造是在橢圓形的殼體中裝兩個繭形的轉子，轉子之間保有極小的間隙而不直接接觸。兩轉子藉由螺旋齒輪連動，其中一個轉子的轉軸與驅動的皮帶輪連線，轉子轉軸的皮帶輪上裝有電磁離合器，在不需要時即放開離合器以停止。

離合器的開合則由計算機控制以達到省油的目的。

而葉片式( 亦有稱為渦流式) 的本體就是屬於葉片式本體的一種。其運作方式主要是利用三個可根據不同離心力而改變轉速的行星齒輪組帶動進氣葉片。透過齒輪組與葉片軸心的相互磨擦，提高軸心轉速並進一步提高進氣葉片的速度，以獲得持續不斷的反應。

換句話說，就是發動機轉速愈高，進氣葉片的轉速也能跟著提高。

機械的特性： 機械與渦輪在動力輸出上有著明顯的區別，前者有接近自然進氣的線性輸出，而後者則因為有渦輪遲滯的現象，出力相對多一點突兀，沒那么線性。 因為機械的作動原理，使其在低轉速下便可獲得。的動力輸出也與曲軸轉速成一定的比例，即機械引擎的動力輸出隨著轉速的提高，也隨之增強。因此機械引擎的出力表現與自然氣極為相似，卻能擁有較大的馬力與扭力。

由於機械器採用皮帶驅動的特性，因此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）= 器葉片之rpm ?

?R1 引擎皮帶盤之半徑 ?

?R2 機械器皮帶盤之半徑 而機械器由於利用引擎轉速來帶動機械器內部機構。

其整體結構簡單，工作溫度介於70℃ -100℃，比起靠廢氣驅動的渦輪器的400℃ -900℃的高溫工作環境要舒服得多。因此，機械系統對於冷卻系統、潤滑系統的要求與NA 引擎基本相同，機件保養程式也大同小異。 此外，機械優點為體積小，不需修改引擎本體、安裝容易，因此在美國的改裝界也頗受歡迎。原本為大排氣量NA 設計的車輛，尤其適合改裝。 房車賽的賽車在改裝時要拆除空調壓縮機，而方程式（Formula）賽車，甚至連啟動馬達、機油泵都改成外部連線，目的都是為了減少對引擎造成的負擔。 依靠發動機動力帶動的機械器，與以上部件一樣，都會給發動機帶來額外的負擔。因此，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，發動機轉速提升才能更快。 然而，機械器的進風量與阻力成正比關係。當使用高時，雖然引擎輸出的能量大增，但相對器內部葉片受風阻力也會升高，當阻力達到某一界限時，這個阻力會使引擎承受極大的負荷，嚴重影響轉速的提升。因此，機械必須在值與引擎負荷間取得平衡，以避免高帶來的負面效應。

目前，歐洲設計的機械多為介於0.3-0.5bar的低，著重在低轉速扭力輸出與中高轉速“高原型”馬力輸出。而台灣“特嘉”研發的新式高效率器可以產生0.6-1.2bar 的中度值，動力提升的幅度更為顯著。雖然機械系統在現階段仍然無法突破1.5bar 的高範圍，而渦輪早已突破2.2bar 的超高壓境界，單就效率而言，渦輪系統可以用“倍數”來提升引擎輸出，但要付出的金錢、維護，以及周邊整合也是機械的數倍，孰優孰劣，就請各位讀者自行評斷。 機械： 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，但由於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之前更為強大，這就是（Charge）的基本原理。 現今運用在汽車的系統有兩大主流 機械（Super Charge）、渦輪（Turbo Charge） 本文將機械方式，並分析其優缺點。 機械器（Super Charge）之構造 機械器採用皮帶與引擎曲軸皮帶盤連線，利用引擎轉速來帶動機械器內部葉片，以產生空氣送入引擎進氣歧管內，整體結構相當簡單，工作溫度界於70℃-100℃，不同於渦輪器靠引擎排放的廢氣驅動，必須接觸400℃-900℃的高溫廢氣，因此機械系統對於冷卻系統、潤滑油脂的要求與NA自然進氣引擎相同，機件保養程式大同小異。 機械器（Super Charge）之特性 由於機械器採用皮帶驅動的特性，因此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）= 器葉片之rpm R1 引擎皮帶盤之半徑 R2 機械器皮帶盤之半徑 由於各類引擎的皮帶盤尺寸差異不大，同時受限於引擎安裝空間，因此機械器的工作轉速遠低於30,000rpm，與渦輪器經常處於100,000rpm以上超高轉域的情形相去甚遠，同時機械器轉速是完全連動於引擎轉速，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，這就是機械器的特性。 由於製造成本的限制，市售車輛的引擎最高轉速多半維持在7500rpm以下，理想的機械器應該在1000rpm-7500rpm的引擎工作區域之內，產生一足夠且穩定之值，讓引擎輸出提升20-40%，因此機械器必須在低轉速就產生效應，通常引擎一脫離怠速區域，在1000rpm-1300rpm即能帶動機械器產生效果，並延續至引擎最高轉速，因此整體曲線是呈現一緩步上升之平滑曲線，經由供油程式與泄壓閥的調整，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系統，卻有一個小問題存在，由於機械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，這就是為什麼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線，以減少對引擎造成的負擔，因此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。 然而器產生的能量（值）與阻力成正比關係，如果一味追求值，雖然引擎輸出的能量大增，但是相對的器內部葉片受風阻力也會升高，當阻力達到某一界限時，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，因此設計師必須在值與引擎負擔之間取得妥協，以避免高系統帶來的負面效應。 目前歐洲生產的機械系統多半採取0.3-0.5kg/c㎡的低，著重在於低轉速扭力輸出與中高轉速“高原型”馬力輸出，而台灣“特嘉”研發的新式低阻抗器可以產生0.6-0.9kg/c㎡的中度值，動力提升的幅度更為顯著，雖然機械系統在現階段仍然無法突破1.0kg/c㎡的高範圍，而渦輪早已突破2.0kg/c㎡的超境界，單就效率而言，渦輪系統可以用“倍數”來提升引擎輸出，但是兩者在結構上無法相提並論。 高渦輪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，對於冷卻、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..等等都是高值渦輪引擎的缺點。 在引擎機件維持原有形式，不用額外製造高單價精密機件的情形下，機械系統可以讓引擎動力輸出增進20-40%，又不至於造成維修體系的負擔，因此各大車廠在近年都有開發機械引擎的計畫，例如：BENZ、Jaugar、Aston Martin..等等歐洲高級車廠都採用機械系統來延長現有引擎的生產壽命，並達成環保、省油、高效率的目標，以大幅節省新引擎的開發費用。 機械的種類 機械共分為3類 離心式機械（Centrifugal Superchargers）：這種機械與渦輪很像，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（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。這種機械將空氣吸入器內部，有兩個螺旋狀葉片將空氣壓縮，之後送到進氣歧管里。這種機械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。 螺旋式器（Screw Superchargers）：這個形式的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。當空氣被吸入器時，被螺旋狀葉片強壓入進氣歧管內。這種形式的器對於提升各個轉速的馬力都很有效