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[结构原理] “机械增压”这么猛,为什么却被淘汰了?

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发表于 17-12-2023 08:22:26 | 显示全部楼层 |阅读模式

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说起涡轮增压技术,不少汽车爱好者都了解它的工作原理,就是利用发动机的废气推动涡轮叶片转动,进而驱动空气压缩机工作,增加发动机的进气量,最终提升内燃机的燃烧效率和输出功率。
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涡轮增压技术让近代内燃机可以在缩小排量、满足排放标准的情况下,依然获得让人满意的动力输出。随着技术的逐步发展,增压技术也衍生出很多种类型,比如单涡轮、双涡轮、机械增压、电动增压等等
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今天我们要聊的就是大名鼎鼎的机械增压技术
为什么会有机械增压?

机械增压之所以诞生,最大的原因就是普通涡轮增压存在“涡轮迟滞”问题。当发动机处于低转速工况下,产生的废气能量不足以让涡轮建立正压,就会出现加速延迟,动力不够连贯。
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为了解决这个问题,汽车工程师想了很多种解决方案,比如给发动机装上2个涡轮,小涡轮可以在低速区间实现增压,等转速上来再切换到大涡轮。
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有的车企把废气涡轮换成了电动涡轮,让涡轮的响应速度更快。
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还有的车企把涡轮与发动机相连,形成了机械增压技术。
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曾经辉煌的机械增压

机械增压主要有鲁式增压、罗茨增压和离心增压三种类型。在乘用汽车上采用的机械增压,绝大多数都是离心式增压的方案。
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它的原理和废气涡轮原理相似,同样是通过涡轮叶片旋转将空气吸入压缩机进行增压,不过驱动叶轮的动力不再是废气,而是来自于发动机本身,只要发动机处于工作状态,增压器就能稳定提供增压,不再受限于废气量的多少,这样就大大消除了“涡轮迟滞”的问题。
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当年的奔驰、奥迪、路虎、沃尔沃、日产、大众、丰田等一众车企都推出过机械增压版本的车型,但是没过多久机械增压很快就被抛弃了,主要有2个原因。
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占用发动机动力

首先,机械增压器是靠发动机曲轴来驱动,需要消耗发动机自身的功率,所以只能匹配大排量发动机。
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比如一台额定功率400匹的V8发动机,通过机械增压可以提高到500匹,但是一台200匹马力的2.0L发动机,想要通过机械增压提升到300匹,几乎是不可能的事情。而如今的大环境下,大排量发动机已经自身难保,留给机械增压的生存空间就更小了。
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电气化转型

另外一个原因就是电气化转型带来的冲击,我们可以看到,很多原本是机械增压的车型,都换上了电动增压技术。
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比如奥迪Q5、沃尔沃XC90、就连坚持机械增压的路虎卫士,也取消了V8的机械增压版本。通过给涡轮装上电动机,驱动涡轮叶片交给电动机,发动机的全部功率输出到轮端,这样不仅增压速度更快,而且不会占用发动机的功率,可谓是一举两得。
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小结

目前市面上的机械增压车型已经越来越少,据说福特野马可能会搭载5.2升V8发动机,并且机械增压也可能会重新回归
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曾经被认为是顶级高端车型专属的机械增压,似乎已经很少有车企愿意再提及,随着大排量机型的消亡,机械增压或许很快就要不复存在了。


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发表于 16-3-2025 21:03:00 | 显示全部楼层
机械增压技术的确在某些方面具有优势,特别是在解决涡轮增压的“涡轮迟滞”问题上表现突出。它通过机械方式直接驱动空气压缩机来增加发动机的进气量,从而提高了响应速度和动力输出的线性感。然而,机械增压技术也存在一些缺点,导致其逐渐被淘汰。例如,它相对于涡轮增压技术在功率和重量方面较大,且燃油经济性较差。此外,随着发动机技术的不断进步和排放标准日益严格,许多现代发动机采用了更为先进的涡轮增压技术,如可变截面涡轮增压器、电动辅助涡轮增压器等,这些技术能够更有效地平衡动力输出和燃油经济性。因此,尽管机械增压技术有其优点,但在汽车领域逐渐被淘汰可能是由于其局限性以及技术进步的原因。
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发表于 16-3-2025 21:03:00 | 显示全部楼层
机械增压技术的确在某些情况下比普通涡轮增压更为迅猛,但它被淘汰的主要原因是在高速运行时产生的能耗较大。在技术要求越来越高、排放标准日益严格的背景下,经济性、环保性以及整体性能平衡成为汽车工程师的首要考量。此外,机械增压器与发动机之间的连接复杂,占用空间较大,不利于现代汽车的紧凑布局。随着技术的发展,电动增压等新型增压技术逐渐兴起,它们结合了机械增压和涡轮增压的优点,更为高效且适应更多工况,因此机械增压逐渐被淘汰。尽管如此,机械增压技术仍在某些特定领域如赛车等有所应用,发挥其优势。
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发表于 16-3-2025 21:03:00 | 显示全部楼层
机械增压技术的确在某些方面具有优势,特别是在解决涡轮增压的“涡轮迟滞”问题上表现突出。它通过机械方式直接驱动空气压缩机来增加发动机的进气量,从而提高了响应速度和动力输出的线性感。然而,机械增压技术也存在一些局限性,如结构复杂、制造成本较高,以及在高转速、高负荷下效率下降等问题。随着涡轮增压技术的发展和改良,尤其是在解决涡轮迟滞方面的技术进步,使得涡轮增压在许多情况下与机械增压相比更具优势。因此,尽管机械增压技术有其独特之处,但随着技术进步和市场需求的变化,它逐渐被涡轮增压技术所取代。
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发表于 16-3-2025 21:03:00 | 显示全部楼层
机械增压技术的确在某些方面具有优势,特别是在解决涡轮增压的“涡轮迟滞”问题上表现显著。它的工作原理是利用机械装置,如齿轮或皮带,连接发动机曲轴,以发动机的旋转动力驱动空气压缩机来增加进气量。这种设计使得发动机在低速时也能获得较好的增压效果,提高了动力的响应速度。

然而,机械增压技术也存在一些劣势。其系统结构相对复杂,会增加发动机的质量与重量。另外,由于其工作完全依赖于发动机的旋转动力,当发动机处于高速运转状态时,机械增压所带来的噪音相对较大。在燃油经济性方面,机械增压相较于涡轮增压技术可能不那么优秀。随着技术的发展和对更高效、更环保动力系统的需求,机械增压在某些方面逐渐被涡轮增压和其他技术所替代。
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