很多有老车情节的汽车爱好者对于机械增压器总会有种特殊的好感,因为新车已经极少有车辆使用,国产和合资车里还目前似乎只剩下红旗H9/HS7和路虎发现5-3.0S使用,其次就是那种动力极差的车会去汽配城改装,比如普拉多2700和标榜运动车的马自达阿特兹,再有就是些价格低廉但有“情怀”的老旧车辆了。
那么为什么机械增压器会被淘汰,只有极少数的不追求极致性能的车还在使用呢?这就要谈一谈它的优缺点了,介入转速是它的优点。
机械增压器的关键词是“机械”,也可以理解为稳定或原始;它的增压器是通过皮带与发动机的曲轴连接,理论上是曲轴运转增压器就会运转。所以不存在“介入转速”的概念,怠速时都能够增压;但怠速的目的是以最低的耗油量让内燃机维持运行以“待工”,增加增压器则会增大动力损耗,想要稳定内燃机的运行状态就要提高转速,也就是以提高的转速抵消增压器损耗的功率、这会增加油耗。
所以普拉多之流改装的机械增压器往往会设定出怠速不运转,可以通过自动控制单元或手动控制开关决定何时介入;原车的机械增压发动机也有这种区分,但不会有手控开关,这就说明了机械增压器并不是全时运行,同样有介入转速的概念。
机械增压器的缺点非常突出-「转速极限太低」
家用代步汽车使用的内燃机大多为汽油机,极限转速在6500转上下,超过这个标准就会断油保护;柴油机大多是4000rpm左右,极限要低于汽油机,这就决定了柴油机不宜使用这种增压器。因为机械增压器的转速是依靠曲轴来放大,能放大几倍?其实倍率很低,而就算它能放大十倍,4000rpm×10不高,6500rpm×10也不高。
废气涡轮增压器通过高压气流驱动涡轮运转,转速可以超过100000rpm!
涡轮的转速决定了增压力的强弱,压力越大则空气压缩程度越高,那么进气的氧浓度也就会越高;所以2.0T的柴油机最高可以达到500N·m,但如果用2.0S怕是连300N·m都达不到,柴油机需要的就是大扭矩,这就决定了柴油机要用废气增压器。
汽油机也是如此,参考路虎发现5-3.0S发动机的最大扭矩吧,标准仅仅为450N·m、新款是加上BSG电机才达到500N·m,红旗3.0S发动机略高一些;而3.0T发动机就能够在不使用电机的前提下达到500N·m,这就是差距,不过双涡轮发动机是不是可以用机械增压器呢?
其实双涡轮机绝大多数都没有机械增压器,它是按照气缸排序分成两组,各自连接一个废气增压器;比如π2.0T双涡轮柴油机就是这样的设定,双涡轮六缸机也是这样。用机械增压器和废气增压器的组合没有多大意义,这种模式也基本被淘汰了。
机械增压器的第二个突出缺点-「曲线」
涡轮增压器目前最高标准是1250rpm即可实现最大扭矩,国产发动机中的JL473ZQ5/7、宝马的增压机都有这个标准,因其使用的是低惯量双涡管增压器;说白了就是不需要多大的排气压力就能使涡轮达到最高转速(最强增压效果)。
然而机械增压器是远远达不到这个水平的,因其涡轮的转速要与内燃机的转速同步提升,原因在于动力来自曲轴、曲轴转得慢自然涡轮转得慢;仍旧参考发现5-3.0S吧,它的最大扭矩是450N·m(4500~5000rpm),在高转速区间的极窄的范围内才能实现最大扭矩,红旗3.0S宽了一些。而3.0T是可以做到1500-4000rpm区间维持最大扭矩的,低转速区间的爆发力显然要领先太多。
综上所述,机械增压器的优点和缺点同样突出,但优点已经被低惯量的涡轮增压器取代,起步稍微点点油门踏板也能超过1250rpm了。所以机械增压器才会基本被淘汰,但涡轮增压技术也到了倒计时阶段了,因为有电机了;电机起步瞬间就能爆发最大扭矩,什么内燃机也追不上,同时转速可以轻松超过1.5万转,相当于F1方程式赛车的标准。
所以未来的车只需要用电机驱动,过渡期内无非是用内燃机发电而已,这就无所谓增压不增压了,因为不高的电耗决定了发电功率不需要多高,用阿特金森或米勒循环发动机即可满足,能理解了吧。