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    機械增壓淺析

    現在,越來越多人在買車時都會選擇帶“套”的,大家別急,途哥可不是在開黃腔,此“套”非彼“套”,這里說的是渦輪增壓。隨著渦輪增壓日益普及,即使往日不能上內環的1.0小車,也能有堪比以往行政級別轎車的動力。

    看題目都知道,途哥這次當然不是講渦輪增壓,雖然渦輪增壓優點很多,但缺點也很明顯,即使再怎么小的渦輪,再多的渦管,渦輪遲滯也是不可能完全避免,高低轉速的動力落差,顯然會讓你想念那大排量發動機。那么有沒有又能增加動力,又能有線性的動力輸出呢,答案就是,機械增壓。

    講起機械增壓,可能大家都比較陌生,的確,和現在滿街跑的渦輪增壓比起來,機械增壓確實屬于“弱勢群體”。那什么是機械增壓呢?

    機械增壓,顧名思義,是通過機械的傳動,來實現增壓的效果。資深的車迷可能也知道,渦輪增壓的渦輪之所以能轉動,靠的就是廢氣,通過發動機排出的廢氣,來推動渦輪高速運轉。

    機械增壓則不同,通過普利盤和皮帶帶動曲軸,通過發動機自身的動力來帶動增壓器,實現增壓的效果,常見的機械增壓分為魯茲式(Roots)和葉片式(Vane)。

    魯茲式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。通過皮帶帶動轉子齒輪,而轉子軸上裝有電磁離合器,在不需要增壓時能夠分離,達到省油的目的。

    而葉片式機械增壓器則類比為簡化的渦輪增壓,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,提高軸心轉速并進一步提高進氣葉片的速度,進而將空氣吸入氣缸,達到增強動力的目的。

    講了那么多,那么機械增壓到底有什么優點呢?由于機械增壓的工作原理,在低速時便可以獲得增壓的效果,整個發動機在運轉的過程中都會帶動增壓器,使得發動機的出力更加的線性,低速就能有猶如大排量自然發動機的渾厚扭矩,幾乎任何時候都能有增壓的效果,不存在任何的遲滯。

    而機械增壓由于不需要廢氣驅動,進氣的溫度大大的降低,可以省略了中央冷卻器,使得結構大為簡化,工作溫度介于70℃ -100℃,比起靠廢氣驅動的渦輪增壓器的400℃ -900℃的高溫工作環境要舒服得多。重量也比渦輪增壓發動機更加的輕巧。由于整體熱負荷的降低,對油液的要求也要比渦輪增壓發動機要低,維護也更為方便。

    那為什么這么好的增壓器,卻在量產車中相對少見呢?正所謂成也蕭何敗蕭何,機械增壓工作原理賦予它諸多優點,同時又給了它相當明顯的缺點。由于機械增壓靠的是發動機自身的動力進行運轉,這對于發動機來講驅動增壓器就成為了一個額外的負擔。對于大排量發動機來講,這種功率消耗自然不值一提,可是對于小排量發動機來講,在低速時動力就成了很大的負擔。

    雖然高轉速時機械增壓進氣量增大,動力得到增加,可是隨著轉速的升高,增壓器的進氣阻力變得非常高,增壓器和引擎本身工作轉速互相干涉,這時對發動機造成相當大的負擔,影響轉速的提升。因此,機械增壓必須在增壓值與引擎負荷間取得平衡,以避免高增壓帶來的負面效應。

    這種工作特性大大的降低機械增壓的增壓效果,現在量產機械增壓器最大增壓值最大都不超過0.4Bar,和渦輪增壓動輒1Bar甚至2Bar以上的增壓值相比簡直小巫見大巫,對于小排量發動機的增益極其有限,限制了機械增壓在民用車領域上的發揮。

    不過,在大排量發動機的領域卻大放異彩。由于大排量發動機自身動力輸出不俗,機械增壓則為其在低扭和馬力上做一個輔助增益,同時又不會影響其線性的動力輸出,現在像科爾維特的C7 Z06,福特將推出的GT500等美式大排量性能車,過去的奔馳AMG,都傾向采用機械增壓。在國內,能接觸到的機械增壓民用車,平價的有樓蘭等SUV,豪華車中也只有奧迪A8L還在使用,都看重了機械增壓低扭出色,輸出線性的特點,而放棄慣用的渦輪增壓。

    隨著渦輪增壓技術的日漸成熟,在雙渦管,雙渦輪甚至可變截面渦輪的加持下,也有不錯的動力反應。而機械增壓在小排量發動機上難以發揮其優點,只有高性能大排量發動機還堅持使用。沃爾沃則利用機械增壓和渦輪增壓的優點,發展出獨特的雙增壓發動機。

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