涡轮增压和机械增压，我该如何选择？

假如你想让你的车有更多的动力，有很多方法可以尝试。

较为严格的解决办法是增加动力增强器，例如机械增压、涡轮增压或氮氧化物（NOS）喷射系统，这些动力增强装置可以增加车辆的增加。 30% 甚至到 300% 的动力。

本文将重点关注强制进气的动力增强器，即涡轮增压和机械增压。了解强制进气的原理和不同强制进气技术的区别，有助于确定哪种强制进气解决方案最适合改造你的车。

Author / 酷乐汽车

Via / Dsport

内燃机的运行模式非常简单。发动机依靠空气和燃料的混合物通过燃烧过程产生动力来促进车辆。从物理或热学的角度来看，这只是一个传热过程。

储存在汽油中的化学物质可以通过燃烧过程转化为热量和压力，活塞发动机的特殊设计可以通过飞轮将这些热量和压力转化为机械能量并导出。这一基本理论引出了一个重要问题 —— 怎样才能让我的发动机产生更多的动力？

因为能量既不会被创造也不会被摧毁，只会从一种方式转化为另一种形式，所以答案在于如何让发动机在燃烧时摄入更多的空气和燃料。

每台发动机都有固定的排量。排量代表发动机所有气缸的总体积，每个气缸的容量由发动机的气缸直径和行程决定。如果发动机的气缸直径或行程可以修改，发动机的排量可以增加。

不幸的是，增加气缸直径和行程并不是一件突如其来的事情。这个过程一般都很贵很复杂，只有在发动机重建或者目标功率超过发动机原始导出至少两倍的时候才会进行。所以引出了另一个问题 —— 有哪些即装即用的解决方案可以显著提高功率？

所有用于强制增压的设计机制都有一个共同的目标。 —— 为了产生更多的马力，强制将更多的空气和燃料送入发动机。

所有类型的机械增压和涡轮增压都有一个压缩部分，用来提高进气压力，然后强制更多的空气和燃料进入发动机。压缩机动力源是涡轮增压和机械增压的主要区别。

机械式增压利用发动机曲轴上的马力驱动压缩机，而涡轮式增压则利用发动机排气气体中的能量转动压缩机。

机械增压分为两种主要设计类型。 —— 正容和离心式，而且 99.9% 同样的固定几何设计用于涡轮增压。

用于车辆的涡轮增压基本采用相同的固定几何涡轮设计，该设计将固定尺寸的喷嘴嵌入涡轮外壳中，帮助建立排气流向涡轮的流速。

类似于机械增压，涡轮增压也有一个压缩机元件，但涡轮增压不是通过皮带驱动压缩机，而是通过它的第二个元件。 —— 涡轮驱动压缩机。

如左图所示，压缩机轮转动，将更多气体强制送入进气支管。由于排出的废气，涡轮增压不会降低发动机的动力。右边的涡轮和压缩机轮通过一个轴连接在一起。排气器驱动涡轮，涡轮驱动压缩机轮。

那么涡轮是什么？

早在蒸汽机出现之前，每个人都使用大自然的能量来帮助工作。通过在流动的河流中放置一个桨轮，可以用这个轮子旋转与其他系统相连的轴来研磨食物。涡轮的工作方法类似于桨轮。

事实上，涡轮可以被视为触摸热气体的桨轮。涡轮不是使用流动的水，而是使用热气体从发动机排气冲程中流出来做功。热气通过涡轮进气口引向涡轮室，加速气流的流动，就像一个喷嘴把气流引向涡轮叶片一样。

这样可以使涡轮轴转动。

由于涡轮轴承载着涡轮和压缩轮，所以压缩轮在压缩机一侧以相同的速度旋转。采用废气门调节现代涡轮增压系统的增压压力。为了调节轴和压缩机的速度，废气门读取进气支管的增压压力，并打开其闸阀，将废气流量引向涡轮外。

优势

可以得到大幅度的动力提升。

与机械增压相比，燃油经济性更好。

拥有比机械更高的增压效率

相比机械增加压力的尺寸更加紧凑

增压值可轻松控制

缺陷

较大的涡轮增压可能导致涡轮迟滞现象。

涡轮增压与机械增压相比，实现马力转速范围有限

在正容量机械增压和离心式机械增压之间，涡轮增压器的增压曲线。涡轮增压的大小对涡轮达到峰值增压水平的时间影响很大。当发动机达到涡轮增压产生峰值的转速时，增压曲线通常表现为正容量机械增压，将增压保持一致，直至转速极限。

唯一的例外是，若涡轮增压超过压缩机部分功率容量，则动力将在转速极限前开始下降。就效率而言，大多数涡轮增压压缩机的效率优于离心式和正容量机械增压。

它很容易与中冷器配合使用，“中冷增压”提供了最佳的性能和可靠性，大型涡轮增压功率峰值将在转速范围内较晚出现。

涡轮增压完全改变了发动机的特性和功率输出方式，在这辆车上使用 Full-Race 套件与博格华纳 EFR 涡轮增压后，最终输出功率为 333.25whp。之后改用 E85 燃料，使峰值功率增加到 550whp 以上。

直到大概 25 多年前，所有正容量机械增压仍采用“鲁式”机械增压设计。如今，许多“螺杆”增压设计被归类为正容量机械增压。增压器的设计和制造工艺越现代，效率越好。

有些“鲁式”机械增压效率很低，有些则很高。

无论增压器的转速如何，所有正容量机械增压都有一个共同的特点，它们抽出的空气体积都是固定的。例如 Eaton M42 或 Eaton M60 各自具有 40 和 62 立方英寸排量，TVS 1320 压缩机轴每次旋转一次，排量为 1320cc。

这一设计的结果是可以立即提高性能响应。

对于正容量机械增压，发动机进气支管产生的增压压力取决于增压器的体积、绝热效率、发动机的体积效率以及曲轴和增压器之间的皮带轮比(也称为过压 / 欠压百分比)。

在任何转速下，峰值增压几乎瞬间提供

在全开油门的情况下，增压压力消耗很小。

与涡轮增压相比，符合更多的排放法规要求

通常比离心式增压器提供的峰值功率低

由于皮带轮的尺寸，增压能力受到限制

压缩机由曲轴上的马力驱动。

如果有人在相同的皮带轮比下将较大的增压器升级为相同的发动机，增压压力也会增加。这是因为增压器泵送的空气量比发动机大，所以不进入发动机的气体会被压缩得更紧。

引擎的大小也会影响增压水平。

当发动机尺寸增大时，增压压力会降低，因为更多的发动机可以吸收更多的气体从增压器排出，通过改变发动机和增压器上的皮带轮大小，可以在正容量机械增压上调节增压。

在 Dsport 的 86 在争霸赛中，他们为其中一辆车配备了 Edelbrock 正容机械增压。BRZ 车型采用了完全原装的发动机，结果是 从起步到红线线性增加，248.29whp。对完全组装而言 FA20 对于发动机来说，使用正容量机械增压可以获得两倍或两倍以上的动力，但对于汽车的发动机内部来说，很难承受这种压力。

除上述因素外，引擎容积效率也会影响增压水平。改进后的气缸头、凸轮轴和原进气口发动机的增压水平将低于原发动机。这是因为改进后的发动机的体积效率和更多的发动机一样。 —— 而且更多的发动机会降低增压水平。

总体而言，正容量机械增压在增压响应方面是无与伦比的。

然而，正容量机械增压一般不如离心增压器或涡轮增压器的保温效果。因此，在给定发动机相同的增压水平下，正容量机械增压的空气温度一般高于同一发动机配备离心增压器的空气温度。

相对于正容量机械增压，离心式增压器通常提供更加稳定的增压曲线，但是它们通常效率更高，因为它们需要更少的动力来运行。

离心式增压器由与发动机曲轴连接的皮带驱动，使用压缩器。随着汽车速度的增加，压缩涡轮也会旋转得更快，吸入空气并将其压缩，然后送入发动机。

由于离心式增压器中压缩涡轮的工作方式更像涡轮增压器，因此需要更少的发动机功率才能工作，从而提高燃油经济性，减少排放。但是，在低速范围内，离心式增压器没有正容量机械增压提供的低速动力，后者能在低速范围内提供实时增压效果。

最初由 McCullough（如今为 Paxton）离心式增压系统是一个很好的简单增压解决方案。现在，Vortech、Kraftworks 和 HKS 所有这些都提供离心增压系统。这些离心增压机与提供相同空气流量的正容量机械增压相比，增压和性能曲线明显不同。

与正容量机械增压在所有速度下提供相同的空气流量不同，离心机的空气流量与增压机的速度成正比。这通常表现为峰值增压压力值可以达到，直到红线。

通常比相应的正容量机械具有更高的峰值功率。

高绝热效

为了达到最佳性能和可靠性，更容易配备中冷器

动力可以在整个转速范围内产生

线性功率的增加有利于轮胎驱动力的提高。

内部部件压力较小的扭矩逐渐增大。

无法提供线性增压曲线的图像正容量即时响应增压功率

在较低转速下适当的增压会导致响应缓慢。

压缩机由曲轴上的马力驱动。

若离心式增压机采用一组机构组合。 4,000RPM 当时产生四磅的增压， 8,000RPM 这将产生8磅的增压(假设发动机的体积效率在两个转速下相同)。然而，离心增压机的渐进增压曲线是离心增压机最大的缺点和局限性。

但在驱动力有限的车辆上，这并不是问题，事实上，这可以解决轮胎打滑的问题。渐进式增压曲线可转化为驱动力有限的前驱性能车辆增强驱动力。离心式增压机具有高绝热效果，并且更容易配备可靠的中冷系统。

在 Dsport 的 LA Sleeve BRZ 在项目车中，使用了一款 Vortech V3 离心式增压器。选择使用这种增压器是为了保护传动装置，提供线性增长，最终导出从原来的 176.32whp 增加到了 307.24whp。她们还在原厂 BRZ 中间用了一个 Vortech 离心式增压器，并且进行了保守的校准，最终输出为 225.63whp。

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