增压器是如何工作的

普通的四冲程发动机只在进气过程中使用一个冲程。在这个过程中会发生三件事:

一旦空气被吸入发动机，它必须与燃料结合形成电荷——一种势能，可以通过所谓的化学反应转化为有用的动能燃烧．火花塞通过点燃这一指控。当燃料氧化时，释放出大量的能量。爆炸的力量集中在气缸盖上方，推动活塞向下。由活塞运动产生的运动最终传递到车轮上。

在炸药中加入更多的燃料会产生更强烈的爆炸。但你不能简单地向发动机中注入更多的燃料因为你需要精确的氧气来燃烧给定数量的燃料。当空转或巡航在一个恒定的速度，混合物是14.7份空气对1份燃料。当你需要更多的动力时，比如在高速公路上加速通过，空气-燃料比更像12:1．然而，如果你想在四分之一英里的比赛中创造记录，你就需要增加更多的空气，这样你就可以增加更多的燃料。

这就是增压器的工作。增压器通过将空气压缩到大气压力以上而不产生真空来增加进气。这会迫使更多的空气进入发动机，从而提供动力。有了额外的空气，更多的燃料可以添加到充电，并增加发动机的功率。超级增压增加了平均46%更大的马力31%更多的转矩．在高海拔环境下，由于空气密度和压力低，发动机性能会下降，增压器会向发动机输送更高压力的空气，使其能够最佳地运行。

涡轮增压器利用燃烧产生的废气为压缩机提供动力，与涡轮增压器不同的是，涡轮增压器直接从曲轴获取动力。大多数是由一个附件带驱动的，它包裹着一个滑轮，连接到一个驱动齿轮。驱动齿轮，依次旋转压缩机齿轮。压缩机的转子可以有各种各样的设计，但它的工作是吸入空气，将空气挤压到更小的空间，并将其排放到进气歧管。

为了给空气增压，增压器必须快速旋转——比发动机本身还要快。使驱动齿轮大于压缩机齿轮可以使压缩机旋转得更快。增压器的旋转速度可高达5万英里/小时65000年每分钟转数。

一台转速为50,000 RPM的压缩机，每平方英寸(psi)可增加约6至9磅。在一个特定的海拔高度，大气压力增加了6到9 psi。海平面的大气压为14.7 psi，因此增压器的一次典型增压会将大约50%的空气多送入发动机。

当空气被压缩时，它会变得更热。较热的空气密度较小，在爆炸过程中不能像较冷的空气那样膨胀。这意味着当它被火花塞点燃时，它不能产生那么多的能量。为了使增压器以最高效率工作，从排气单元排出的压缩空气在进入进气歧管之前必须经过冷却。中间冷却器负责这个冷却过程。中冷器有两种基本设计:空对空中冷器和空对水中冷器。两者都像散热器冷却的空气或水通过管道系统输送。当离开增压器的热空气遇到冷却管道时，它也会冷却下来。空气温度的降低增加了空气的密度，这使得进入燃烧室的电荷密度更大。

接下来，我们来看看不同类型的增压器。

增压器有三种类型:根式、双螺杆式和离心式。主要的区别是它们如何将空气移动到发动机的进气歧管。根增压器是一个你有时会看到坐在引擎盖上的拖曳车。它使用两个相互啮合的转子，在将进入的空气送入发动机之前对其进行压缩。正如你可能已经猜到的那样，双螺杆增压器有两个转子，它们像两个螺钉一样缠绕在一起，而不是齿轮。螺丝旋转时压缩空气。离心增压器看起来有点像蜗牛壳，有一个压缩空气的叶轮。尽管所有这些设计都能提供动力，但它们的效率却有很大差异。每种类型的增压器都有不同的尺寸，这取决于你是想让你的车加速还是参加比赛。

罗茨增压器是最古老的设计。1860年，菲兰德和弗朗西斯·罗茨为这一设计申请了专利，这是一种有助于矿井通风的机器。1900年，戈特莱布·戴姆勒公司在汽车发动机中安装了一个罗茨增压器。

当啮合转子旋转时，困在转子裂片之间的口袋中的空气在填充侧和排出侧之间被携带。大量的空气进入进气歧管并“堆积”以产生正压。出于这个原因，罗茨增压器实际上不过是鼓风机，“鼓风机”一词仍然经常被用来描述所有的增压器。

根式增压器通常很大，位于发动机顶部。它们在肌肉车和热杆中很受欢迎，因为它们伸出了汽车的引擎盖。然而，由于两个原因，它们是效率最低的增压器:它们增加了车辆的重量，并且它们以离散的爆发而不是平稳连续的流动来移动空气。

双螺杆增压器的工作原理是通过一对相互缠绕的啮合转子拉动空气。像罗茨增压器一样，双螺杆增压器内的空气被困在转子叶瓣所产生的口袋里。但一个双螺杆增压器压缩转子外壳内的空气。这是因为转子具有锥形锥度，这意味着当空气从填充侧移动到排出侧时，气穴的大小会减小。随着气囊的缩小，空气被压缩到一个更小的空间。

这使得双螺杆增压器效率更高，但成本更高，因为螺杆式转子在制造过程中要求更高的精度。有些类型的双螺杆增压器位于发动机上方，如罗茨增压器。它们也会制造很多噪音。从排气口排出的压缩空气会发出呜咽声或哨声，必须用噪声抑制技术加以抑制。

离心增压器为叶轮(一种类似转子的设备)提供动力，以非常高的速度将空气迅速吸入小型压缩机外壳。叶轮转速可达50000 ~ 60000转/分。当空气被吸入叶轮的轮毂处时，离心力使空气向外辐射。这意味着空气以高速低压力离开叶轮。一个扩散器——一组围绕叶轮的固定叶片——将高速、低压空气转换为低速、高压空气。空气分子撞击叶片时速度会减慢，从而降低气流速度并增加压力。

离心式增压器是所有强制感应系统中效率最高、最常见的一种。它们体积小，重量轻，安装在发动机的前部而不是顶部。当引擎加速时，它们还会发出独特的呜呜声——这种品质可能会让街上的人刮目相看。2021年采用OEM增压器的车型包括捷豹XF、道奇Charger、沃尔沃S90和福特野马。

这些增压器中的任何一个都可以添加到汽车上，作为售后增强。几家公司提供的套件，包括安装一个增压器所需的所有部件，作为一个自己动手的项目。在搞笑车和燃油赛车的世界里，这种定制是这项运动不可或缺的一部分。一些汽车制造商也在他们的量产车型中加入了增压器。

接下来，我们将了解给汽车增压的好处。

使用增压器的最大优点是马力增加。在一辆普通的汽车或卡车上安装一个增压器，它就会像一辆拥有更大、更强大发动机的汽车一样运转。

但是如果有人想在增压器和涡轮增压器之间做出选择呢?这个问题被汽车工程师和汽车爱好者激烈争论，但总的来说，与涡轮增压器相比，超级增压器有一些优势。

增压器不会出现滞后现象——这一术语用来描述从司机踩下油门踏板到发动机反应之间的时间间隔。涡轮增压器有滞后的问题，因为它需要几分钟才能达到足够的速度来驱动涡轮。增压器没有滞后时间，因为它们直接由曲轴驱动。某些增压器在低RPM时效率更高，而其他增压器在高RPM时效率更高。例如，根和双螺杆增压器在较低转速时提供更多的动力。离心增压器随着叶轮旋转速度的加快而变得更加高效，在更高的转速下提供更多的动力。

安装涡轮增压器需要对排气系统进行大量的改造，但增压器可以用螺栓安装在发动机的顶部或侧面。这使得它们的安装成本更低，更容易维修和维护。

几十年来，涡轮增压汽车在关闭前必须闲置约30秒，以便适当冷却。但是现代涡轮发动机有自动化系统它能帮你解决这个问题，所以你可以像对待普通发动机一样对待涡轮增压发动机。话虽如此，对增压器来说，良好的预热是很重要的，因为它们在正常工作温度下工作效率最高。

增压器是汽车内燃机常用的附加装置飞机．考虑到飞机大部分时间都在高海拔地区飞行，那里可供燃烧的氧气要少得多，这是有道理的。随着增压器的引入，飞机能够飞得更高而不损失发动机性能。

用于飞机发动机的增压器工作原理与汽车发动机的增压器相似。它们直接从发动机中获得动力，并使用压缩机将加压空气吹入燃烧室。上图显示了一架增压飞机的基本设置。

接下来我们将了解到增压器的一些缺点。

增压器最大的缺点也是它们的定义特征:因为曲轴驱动它们，它们必须窃取一些发动机的马力。一台增压器可以消耗发动机总输出功率的20%。但由于增压器可以产生高达46%的额外马力，大多数人认为这种交易是值得的。

增压给发动机带来了额外的压力，它需要足够强大来应对额外的增压和更大的爆炸。大多数制造商在设计用于增压的发动机时，都会指定重型部件。这使得车辆更加昂贵。大多数制造商认为，增压器的维护成本也更高高辛烷值的以超值的气体。

尽管有缺点，但增压器仍然是提高马力最经济有效的方法。增压器可以使动力增加50%到100%，这使它们非常适合赛车、牵引重物或只是为典型的驾驶体验增加刺激。

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最初发表于2006年1月24日