如果你想讓你的車擁有更多的動力，有多種方法可以嘗試。
比較嚴謹?shù)慕鉀Q方案是增加動力增強器，例如機械增壓、渦輪增壓或氮氧化物（NOS）噴射系統(tǒng)，這些動力增強裝置可以為車輛增加30%甚至到300%的動力。
本文將目光關(guān)注于強制進氣的動力增強器，即渦輪增壓和機械增壓。了解強制進氣的原理和不同的強制進氣技術(shù)之間的區(qū)別有助于確定哪種強制進氣解決方案最適合改裝你的車。
Author / 酷樂汽車
Via / Dsport
內(nèi)燃機的運作方式很簡單，發(fā)動機依賴空氣和燃料的混合物通過燃燒的過程產(chǎn)生動力來推動車輛。從物理學或熱力學的角度來看，這只是一個能量轉(zhuǎn)換的過程。
汽油中儲存的化學能通過燃燒過程轉(zhuǎn)化為熱量和壓力，活塞發(fā)動機的特定設(shè)計使其能夠?qū)⑦@些熱量和壓力轉(zhuǎn)化為機械能并通過飛輪輸出。這個基本理論就引出了一個重要的問題 —— 我怎樣才能讓我的發(fā)動機產(chǎn)生更多的功率？
由于能量既不會被創(chuàng)造也不會被毀滅，只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，因此答案就在于如何讓發(fā)動機攝取更多的空氣和燃料用于燃燒。
每臺發(fā)動機都有固定的排量，排量代表發(fā)動機所有氣缸的總?cè)莘e，每個氣缸的容積由發(fā)動機的缸徑和行程決定。如果可以對發(fā)動機的缸徑或行程進行修改，則可以增加發(fā)動機的排量。
不幸的是，增加缸徑和行程不是一下子的事，這一過程通常非常昂貴且復(fù)雜，僅在發(fā)動機重建或當目標功率超過發(fā)動機原始輸出至少兩倍時才進行。于是就引出了另一個問題 —— 有哪些即裝即用的解決方案可以顯著增加功率？
所有設(shè)計用于強制增壓的機制都有一個共同的目標 ——將更多的空氣和燃料強制送入發(fā)動機，以便產(chǎn)生更多的馬力。
所有類型的機械增壓和渦輪增壓都有一個壓縮部分，用于提高進氣壓力，從而強制更多的空氣和燃料進入發(fā)動機。渦輪增壓和機械增壓之間的主要區(qū)別在于壓縮機的動力來源。
機械增壓使用發(fā)動機曲軸上的馬力來驅(qū)動壓縮機，而渦輪增壓則利用發(fā)動機排氣氣體中的能量來旋轉(zhuǎn)壓縮機。
機械增壓分為兩種主要設(shè)計類型 —— 正容積和離心式，而99.9%的渦輪增壓都采用相同的固定幾何設(shè)計。
用于汽車的渦輪增壓幾乎都采用相同的固定幾何結(jié)構(gòu)渦輪設(shè)計，這種設(shè)計在渦輪殼體中嵌入一個固定大小的噴嘴，幫助建立排氣流到渦輪的流速。
與機械增壓類似，渦輪增壓也有一個壓縮機元件，但是渦輪增壓不是通過皮帶驅(qū)動壓縮機，而是通過其第二個元件 —— 渦輪驅(qū)動壓縮機。
左圖所示的壓縮機輪旋轉(zhuǎn)，將更多空氣強制送入進氣歧管。渦輪增壓不會削減引擎的動力，因為它們來自排出的廢氣。右圖渦輪和壓縮機輪通過一個軸連接在一起。排氣驅(qū)動渦輪，渦輪又驅(qū)動壓縮機輪。
那什么是渦輪？
早在蒸汽機出現(xiàn)之前，人們就利用大自然的能源來助力工作。通過將一個槳輪放置在流動的河流中，可以用這個輪子轉(zhuǎn)動與其他系統(tǒng)相連的軸以磨制糧食，渦輪的工作方式與槳輪類似。
實際上可以將渦輪視為一個用于接觸熱氣體的槳輪，渦輪不是利用流動的水，而是利用從發(fā)動機排氣沖程中流出的熱氣體來做功。熱氣體通過渦輪進氣管被引導到渦輪室中，加速氣流的流動，就像一個噴嘴將氣流射向渦輪葉片一樣。
這會使渦輪輪軸旋轉(zhuǎn)。
由于渦輪軸承載渦輪和壓縮機輪，因此壓縮機輪在壓縮機一側(cè)以相同的速度旋轉(zhuǎn)。現(xiàn)代渦輪增壓系統(tǒng)使用廢氣門來調(diào)節(jié)增壓壓力。廢氣門讀取進氣歧管的增壓壓力，并打開其閥門將廢氣流量引導到渦輪外，以調(diào)節(jié)軸和壓縮機的速度。
優(yōu)點
可獲得大幅度的動力提升
與機械增壓相比，擁有更好的燃油經(jīng)濟性
擁有比機械增壓更高的效率
相比機械增壓尺寸更緊湊
能夠輕松控制增壓值
缺點
較大的渦輪增壓可能會出現(xiàn)渦輪遲滯現(xiàn)象
與機械增壓相比，渦輪增壓實現(xiàn)馬力轉(zhuǎn)速范圍有限
渦輪增壓器的增壓曲線介于正容積機械增壓和離心式機械增壓之間。渦輪增壓的尺寸對渦輪達到峰值增壓水平的時間有很大的影響。一旦引擎達到渦輪增壓產(chǎn)生峰值的轉(zhuǎn)速時，增壓曲線通常表現(xiàn)得像正容積機械增壓，將增壓保持不變直到轉(zhuǎn)速極限。
唯一的例外是，如果渦輪增壓超過了壓縮機部分的功率容量，那么在轉(zhuǎn)速極限之前，動力將開始下降。就效率而言，大多數(shù)渦輪增壓的壓縮機效率都優(yōu)于離心式和正容積機械增壓。
其易于與中冷器搭配使用，“中冷增壓”提供了最佳的性能和可靠性，大型渦輪增壓的功率峰值會在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)較晚出現(xiàn)。
渦輪增壓完全改變了發(fā)動機的特性和功率輸出方式，在該車使用Full-Race套件和博格華納EFR渦輪增壓后，最終輸出功率為333.25whp。后來改用E85燃料，使峰值功率增加到550whp以上。
直到大約25年前，所有正容積機械增壓都依舊采用了“魯式”機械增壓設(shè)計。現(xiàn)在也有許多“螺桿”增壓設(shè)計被歸類為正容積機械增壓。增壓器的設(shè)計和制造過程越現(xiàn)代化，其效率就越好。
有一些“魯式”機械增壓的效率非常低，而有些則非常高。
所有正容積機械增壓都具有共同的特點，它們抽出的空氣體積是定值，無論增壓器的轉(zhuǎn)速如何。例如Eaton M42或Eaton M60分別具有40和62立方英寸的排量，TVS 1320每旋轉(zhuǎn)一次壓縮機軸，排量為1320cc。
這種設(shè)計的結(jié)果是提升性能響應(yīng)可以立即出現(xiàn)。
對于正容積機械增壓，發(fā)動機進氣歧管中產(chǎn)生的增壓壓力取決于增壓器的容積、絕熱效率、發(fā)動機的容積效率以及曲軸和增壓器之間的皮帶輪比（也稱為超壓/欠壓百分比）。
優(yōu)點
任何轉(zhuǎn)速下幾乎瞬間提供峰值增壓
增壓壓力在全開油門狀態(tài)下?lián)p耗很小
相比渦輪增壓符合更多排放法規(guī)要求
缺點
通常比離心增壓器提供的峰值功率少
增壓能力受限于皮帶輪的尺寸
使用曲軸上的馬力來驅(qū)動壓縮機
如果有人在同樣的皮帶輪比下將更大容積的增壓器升級到同一發(fā)動機上，產(chǎn)生的增壓壓力也會增加。這是因為增壓器泵送比發(fā)動機更大的空氣體積，所以沒有進入引擎的空氣會被壓縮得更緊。
發(fā)動機的大小也會影響增壓水平。
隨著發(fā)動機尺寸的增加，增壓壓力會降低，因為更大的發(fā)動機可以吸收增壓器排放的更多的空氣，在正容積機械增壓上，可以通過改變發(fā)動機和增壓器上的皮帶輪大小來調(diào)整增壓。
在Dsport的86挑戰(zhàn)賽中，他們給其中一輛車配備了Edelbrock正容積機械增壓。BRZ車型使用完全原裝引擎，結(jié)果是248.29whp，并且從起步到紅線線性增加。對于一個完全組裝的FA20引擎來說，使用正容積機械增壓可以獲得兩倍或更多的動力，但是對于這輛車的引擎內(nèi)部而言，無法承受這樣的壓力。
除了前面提到的因素外，發(fā)動機的容積效率也會影響增壓水平。具有改進過的氣缸頭、凸輪軸和原廠進氣口的發(fā)動機將比原廠發(fā)動機擁有更低的增壓水平。這是因為改進后的引擎的容積效率就像更大的引擎一樣 —— 而更大的引擎會降低增壓水平。
總的來說，在增壓響應(yīng)方面，正容積機械增壓是無與倫比的。
而正容積機械增壓通常不及離心增壓器或渦輪增壓器的絕熱效率，因此在給定發(fā)動機的相同增壓水平下，正容積機械增壓的空氣溫度通常高于搭載離心增壓器的同款發(fā)動機的空氣溫度。
與正容積機械增壓相比，離心式增壓器通常提供更平穩(wěn)的增壓曲線，但它們通常更高效，因為需要更少的動力來運行。
離心式增壓器使用一個壓縮器，由與發(fā)動機曲軸相連的皮帶驅(qū)動。隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增加，壓縮渦輪也會旋轉(zhuǎn)得更快，吸入空氣并將其壓縮后將其送入發(fā)動機。
由于離心式增壓器中壓縮渦輪的工作方式更像渦輪增壓器，因此需要更少的發(fā)動機功率來運行，從而提高了燃油經(jīng)濟性和降低了排放。然而，離心式增壓器在低速段沒有正容積機械增壓提供的低速動力，后者可以在低轉(zhuǎn)速時提供即時的增壓效果。
最初由McCullough（現(xiàn)在為Paxton）推出，離心式增壓系統(tǒng)是一種不錯的簡易增壓解決方案。如今，Vortech、Kraftworks和HKS都提供了離心式增壓系統(tǒng)。與提供相同空氣流量的正容積機械增壓相比，這些離心式增壓機具有明顯不同的增壓和性能曲線。
不像正容積機械增壓在所有轉(zhuǎn)速下提供相同的空氣流量，離心機的空氣流量與增壓機的轉(zhuǎn)速成正比。這通常表現(xiàn)為直到紅線才能達到峰值增壓壓力值。
優(yōu)點
通常具有比相應(yīng)正容積機械增壓更高峰值功率
高絕熱效率
更容易配置中冷器以實現(xiàn)最佳性能和可靠性
整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)可產(chǎn)生動力
線性功率增長有助于更好的輪胎牽引力
扭矩的逐漸增加對內(nèi)部部件壓力較小
缺點
線性增壓曲線不能提供像正容積增壓的即時響應(yīng)功率
較低轉(zhuǎn)速下的適度增壓會導致響應(yīng)較慢
使用曲軸上的馬力驅(qū)動壓縮機
如果離心增壓機使用一組機構(gòu)組合在4,000RPM時產(chǎn)生四磅的增壓，那么在8,000RPM時它將產(chǎn)生八磅的增壓（假設(shè)發(fā)動機的容積效率在兩個轉(zhuǎn)速下相同）。但是離心式增壓機這種漸進式增壓曲線是離心式增壓機最大的缺點以及局限。
不過在牽引力受限的車輛上，這并不是問題，事實上這可以解決輪胎打滑的問題。漸進式增壓曲線可以轉(zhuǎn)化為牽引力受限的前驅(qū)性能車上加強牽引力。離心式增壓機具有高絕熱效率，并且更易配置可靠的中冷系統(tǒng)。
在Dsport的LA Sleeve BRZ項目車中，使用了一款Vortech V3離心式增壓器。選擇使用這款增壓器是為了保護傳動系統(tǒng)并提供線性性能增長，最終輸出從原本的176.32whp增加到了307.24whp。他們還在一輛原廠BRZ上使用了一款Vortech離心式增壓器，并進行了保守的調(diào)校，最終輸出為225.63whp。
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