帶你認(rèn)識(shí)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)(1)：增壓器的由來(lái)

　　增壓有什么好處

　　增壓首先的好處就是解決了自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)本身固有的缺陷——永遠(yuǎn)吃不飽。因此，在相同的排量下，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)能夠發(fā)出更大的功率，滿足更多的需要。這是從功率輸出的角度上說(shuō)的。

　　反過(guò)來(lái)說(shuō)，就是可以用更小排量，更輕的發(fā)動(dòng)機(jī)代替以往更大排量發(fā)動(dòng)機(jī)才能做到的工作，由于更小的發(fā)動(dòng)機(jī)各種摩擦面積小，重量輕，本身運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)消耗的能量自然就少，效率也就提高了，完全順應(yīng)了當(dāng)下節(jié)能環(huán)保的潮流。在之前我們給大家介紹的《2011國(guó)際最佳發(fā)動(dòng)機(jī) 8款獲獎(jiǎng)引擎點(diǎn)評(píng)》里面就提到，菲亞特的0.8升雙缸渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)獲得了4個(gè)大獎(jiǎng)里面的3個(gè)，氣勢(shì)一時(shí)無(wú)量。

　　這款發(fā)動(dòng)機(jī)剛好完全解決了以上提到的自然吸氣吃不飽的問(wèn)題。除了渦輪增壓外，這款發(fā)動(dòng)機(jī)還取消了“節(jié)氣門”，進(jìn)氣量的多少完全用電子控制的氣門來(lái)控制。加上只有2個(gè)氣缸，體積極為緊湊輕巧，效率自然就大大提高。

　　上文提到過(guò)，國(guó)際汽聯(lián)在1989年停用渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，是因?yàn)楣β蔬^(guò)大。不過(guò)有意思的是，2010年12月10日,國(guó)際汽聯(lián)審議并通過(guò)了F1從2013年開(kāi)始，使用1.6升的4缸渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，取代當(dāng)前的2.4升自然吸氣V8發(fā)動(dòng)機(jī)的新規(guī)則。

　　新規(guī)則稱：各支車隊(duì)使用直列4缸1.6升渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)取代現(xiàn)有2.4升V8發(fā)動(dòng)機(jī)，最大輸出功率限定仍為750馬力，峰值轉(zhuǎn)速?gòu)默F(xiàn)有的18000轉(zhuǎn)/分降低到12000轉(zhuǎn)/分，在維持當(dāng)前動(dòng)力輸出水平的情上況下，增加動(dòng)能回收裝置，將燃油消耗降低35%。

　　國(guó)際汽聯(lián)規(guī)定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大幅下降了1/3，排量減少但功率依然不變，這種情況其實(shí)在民用車上早已看到。例如上一代寶馬M5使用的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)峰值轉(zhuǎn)速都超過(guò)8000轉(zhuǎn)，而新一代M5采用的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)峰值轉(zhuǎn)速下降到7000轉(zhuǎn)，馬力更大還更節(jié)油。以往自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩需要在很高的轉(zhuǎn)速上才能出現(xiàn)，而現(xiàn)在的渦輪增壓機(jī)器在1000多轉(zhuǎn)的時(shí)候就能悉數(shù)發(fā)出，并且能在很寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)維持。更低的最大功率轉(zhuǎn)速、更低的最大扭矩輸出轉(zhuǎn)速，意味著增壓機(jī)器能夠減少因?yàn)楦咿D(zhuǎn)速帶來(lái)的摩擦損失，效率進(jìn)一步提升。

　　增壓的壞處

　　既然增壓有這么多好處，早期的發(fā)動(dòng)機(jī)都干什么去了，現(xiàn)在才想起來(lái)要增壓?

　　其實(shí)早在1909年，瑞典人Alfred Buchi博士就提出采用廢氣渦輪增壓，后來(lái)首先被用在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)上。1977年，瑞典的薩博公司生產(chǎn)出第一款薩博93，是第一家將渦輪增壓運(yùn)用到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的廠商。不過(guò)當(dāng)時(shí)的增壓發(fā)動(dòng)機(jī)不但造價(jià)昂貴，而且還有不少使用上的問(wèn)題，因此難以大規(guī)模推廣。

　　首先由于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒壓力增大，排氣溫度高，對(duì)缸體結(jié)構(gòu)和耐熱材料要求更高。

增壓發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)材料要求極高

　　空氣被壓縮后溫度會(huì)升高，這是我們一般人都知道的常識(shí)。對(duì)于增壓發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，被加壓的空氣溫度會(huì)急升70-100度，被燃燒后的排放溫度也會(huì)更高，高溫導(dǎo)致機(jī)件失效和耐用性急劇下降，早期材料則難以解決這個(gè)問(wèn)題。此次是噪音，增壓器都有高速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子速度從幾千到十幾萬(wàn)都有，高速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子會(huì)產(chǎn)生很大的噪音。

　　事實(shí)上，以上種種的缺點(diǎn)僅僅是所有增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的共同點(diǎn)。對(duì)于不同類型的增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，例如我們熟悉的渦輪增壓和機(jī)械增壓，由于結(jié)構(gòu)和原理完全不一樣，他們所產(chǎn)生的問(wèn)題也完全不同。不同的結(jié)構(gòu)和形式具有完全不同的特點(diǎn)，這些我們將會(huì)在后面的文章中講述。