發動機的高級裝備

引文：在對汽車動力的升級方面，常見的刷寫ECU、外掛電腦、強化火花塞等畢竟對動力的提升有限。如果想在原有機械的基礎上壓榨出更源源不斷的動力，增壓器是不錯的選擇。對于渦輪增壓與機械增壓這對性格各異的“兄弟”之間的選擇，這真是蘿卜白菜各有所愛了。而編者偏愛的是動力輸出更加線性的機械增壓，就像此期的改裝案例里的一臺HKS機增的豐田埃爾法和即將VF620機增套件上身的E90 M3一樣。

小標：性格迥異的“兄弟”

著手這樣的一個選題不是想去辯論渦輪增壓與機械增壓的孰優孰勝，這是一場沒有勝負的辯論賽。車主選擇渦輪增壓或機械增壓，目的都是一樣為了更好地挖掘汽車的潛能，只是挖掘的方式各有不同。隨著近幾年各大車廠都在渦輪增壓技術上發力，渦輪增壓也被更多人所熟知。相較下來，機械增壓就顯得低調了許多。其實原廠車型也是有采用機械增壓的，只是沒有渦輪增壓那么普遍。例如卡宴在售的那臺3.0 V6引擎和CTS-V的6.2 V8引擎。剛好有那么巧，這期的改裝案例有兩個機械增壓的案例，那就借著東風跟大伙說說機械增壓的那些事兒。

小標：魚與熊掌的矛盾

首先要說明的是機械增壓不同于渦輪增壓廢氣驅動的工作模式，機械增壓是通過發動機的曲軸運轉來帶動工作的。驅動模式的不同，也導致了機械增壓不存在接觸高溫廢氣的問題，因此機械增壓系統對于冷卻系統、潤滑油脂的要求與NA引擎相同，機件保養也大同小異。也因此，對于自然吸氣發動機加裝增壓改裝來說，機械增壓給發動機帶來的負擔和損傷會比較小，機械增壓扭矩輸出很線性，扭矩峰值來得更早。而渦輪增壓會改變原廠發動機的排氣效率和發動機的容積效率，除了增壓系統和發動機很難匹配之外，也會對發動機的壽命產生一定的影響。所以低轉的扭力扭矩與高轉的動力是機械增壓與渦輪增壓所呈現最主要的矛盾。目前依機械增壓構造的不同，機械增壓分為許多種類，包括葉片式（Vane）、羅茲（Roots）、溫克爾（Wankle）等型式，不過現在較為常見的是葉片式和羅茲式兩種。

Cosworth MX5 Supercharger.JPG（Cosworth針對馬自達MX5的機械增壓套件。）

葉片式（Vane）機械增壓器

葉片式（ 亦有稱為渦流式） 的本體就是屬于葉片式本體的一種。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，提高軸心轉速并進一步提高進氣葉片的速度，以獲得持續不斷的增壓反應。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。

羅茲（Roots）式機械增壓器

魯茲增壓器有雙葉、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。兩轉子借由螺旋齒輪連動，其中一個轉子的轉軸與驅動的皮帶輪連接，轉子轉軸的皮帶輪上裝有電磁離合器，在不需要增壓時即放開離合器以停止增壓。離合器的開合則由計算機控制以達到省油的目的。

羅茲式機械增壓器-1.jpg（羅茲式機械增壓器。）

雙螺旋式機械增壓器

雙螺旋增壓器與羅茲（Roots）式機械增壓器的雙葉片轉子類似，不同的是雙螺旋式機械增壓器還會壓縮轉子殼體內的空氣。因為這些轉子具有錐度，隨著空氣從增壓器進氣口流向排氣口，氣道會變小。隨著氣道的收縮，空氣便被壓入到更小的空間，使得空氣的壓縮可以連續進行，提高增壓器的效率，使得增壓器的體積無需過于龐大。而且每轉動一周，壓縮的空氣量是固定的，即在曲軸運轉一周內，增壓器的壓縮空氣量也是一定的，無論高轉低轉，這是一對比例幾乎固定的關系。

小標：增壓器運轉阻力越低越好

安裝一套機械增壓套件無需對發動機本體動刀子，安裝起來也沒那么繁瑣。不過機械增壓的制造受制于葉片的設計和整體的強度。除了驅動齒輪之外，所有零部件都需要高強度的鋁合金一體壓鑄成型，成本較高高。因此機械增壓更傾向于在大排量的發動機上使用。所以在性能的改裝上，尤其是大排量的NA引擎的改裝上，機械增壓出現得頻率會比較高。這一點可以從許多老美的大排量汽車的暴力改裝機械增壓器的案例中可見。需要注意的是，在改裝機械增壓套件時，增壓器本身運轉阻力越小越好。因為作為依靠發動機動力驅動的機械增壓器，相對地增壓器會給發動機帶來額外的負擔。增壓器的運轉阻力越小，發動機的轉速提升才會更快、工作效率才更高。

1968 Camaro Grille.jpg（1968的Camaro Grille 機械增壓案例。）

小標：尋找平衡是關鍵

根據愛因斯坦的相對論可知，機械增壓器在增大進氣量的同時也受到了空氣的阻力。這也就意味著當使用高增壓時，引擎的輸出功率會增大，但同時增壓器內部的葉片收到的空氣阻力也會增大。而當增壓器收到的空氣阻力達到一定的界限時，空氣阻力將會使得引擎承受極大的負荷，導致轉速提升受到影響。所以，在安裝機械增壓時，增壓值與引擎負荷間的平衡是關鍵，否則就會帶來高增壓的負面效應。

按照上述所提及的，由于轉速與發動機負荷的影響，機械增壓的增壓值相對于渦輪增壓的增壓值簡直是小巫見大巫。常見的機械增壓幅度是在0.56-1.2bar左右，最高不過1.5bar。因為機械增壓的特色是突出動力輸出的線性與平順性。通過發動機驅動機械增壓器從而改善進氣環境，讓發動機充分發揮性能。

小標：增壓器守護者

雖然機械增壓的增壓值不如渦輪增壓那般，渦輪增壓的高增壓值總能“吹響”一陣又一陣可以讓人打雞血的泄壓閥的泄壓聲。相比起機械增壓的增壓值，泄壓閥就稍顯遜色了，但這并不說明泄壓閥對于機械增壓沒那么大作用。當車輛在高轉速時需要換擋或收油時，節氣門會自動關閉，進氣管道內的氣體會被阻隔而往增壓器回流，高壓的回流空氣極可能會迫使高速旋轉的葉輪逆轉甚至損壞，此時安裝在進氣管道內的泄壓閥就發揮作用了，保持氣壓穩定，以免增壓器因為壓力過大而造成發動機的失控。

由理想氣體定律得出，氣體在壓縮時內能會增加，也就是溫度升高，而同樣氣壓下，氣體密度會因溫度升高而降低，所以將壓縮后的高溫氣體降溫，可以進一步的增加空氣流量，而中冷器的作用就是將空氣在進入氣缸前降溫，使發動機更多的吸入空氣，并避免爆燃。經過機械增壓之后的空氣溫度可以達到100℃，經過渦輪增壓之后的溫度就更高了，所以中冷器亦是增壓器很有重要的守護者。

小標：增壓時代

對于增壓和機械增壓，不同的定位會有不同的選擇。但無可否認的是，當下增壓發動機在車輛中比重的增加確是客觀存在的。隨著汽車技術的發展，增壓發動機那些嬌氣的毛病已經減輕或客服了。2013年11月26日，本田也宣布即將加入增壓的行列，在這個增壓的時代里，

盡管渦輪增壓占據了增壓版圖的大部分，在技術進步的推動下，體積更小、效率更高的渦輪增壓已經出現。相信機械增壓作為一種傳統的增壓方式，總會在增壓的時代里找到屬于自己的定位，就像那即將上身VF620套件的M3和那臺選擇了HKS機械增壓的埃爾法。

HKS機增.JPG+HKS機增-2.JPG（HKS GT葉片式（Vane）機械增壓器。）