增压器

在内燃机中，增压器压缩进气，迫使更多的空气进入发动机，以便为给定的排量产生更多的动力。目前的分类是，增压器是一种强制感应形式，由机械驱动（通常通过发动机曲轴上的皮带），与涡轮增压器相反，涡轮增压器由废气的动能提供动力。然而，直到20世纪中叶，涡轮增压器才被称为涡轮增压器，被认为是增压器的一种。xxx台增压发动机制造于1878年，1910年xxx始用于飞机发动机，1920年xxx始用于汽车发动机。在飞机使用的活塞发动机中，增压通常用于补偿高海拔地区较低的空气密度。增压器在21世纪不太常用，因为制造商已转向涡轮增压器以减少燃料消耗和/或增加功率输出。

根据气体传输的方法定义了两大类增压器：容积式增压器和动态增压器。正排量增压器在所有发动机转速(RPM)下提供几乎恒定水平的增压压力增加，而动态增压器使增压压力随RPM呈指数上升（高于某个RPM阈值）。另一个增压器系列，尽管很少使用，是压力波增压器。罗茨鼓风机（正排量设计）在高增压水平下的效率往往只有40-50%，而动态增压器的效率为70-85%。Lysholm式鼓风机（旋转螺杆设计）在负载/速度/增压的窄范围内几乎与动态增压器一样高效，系统必须专门为此设计。

容积式泵在压缩机每转一圈时输送的空气量几乎是固定的（泄漏除外，泄漏通常在较高的发动机转速下会降低影响）。最常见的正排量增压器类型是罗茨式增压器。其他类型包括旋转螺杆式、滑动叶片式和涡旋式增压器。正排量增压器的评级系统通常基于其每转容量。对于罗茨鼓风机，GMC评级模式是典型的。GMC评级基于设计用于清除的二冲程气缸的数量以及这些气缸的大小，GMC的型号范围包括2–71、3–71、4–71和6–71鼓风机。例如，6–71鼓风机设计用于清除6个71立方英寸（1.2升）的气缸，从而使发动机的总排量为426立方英寸（7.0升））。但是，由于6-71是发动机的代号，而不是鼓风机的代号，所以鼓风机的实际排量要少一些；例如，一台6–71鼓风机每转可泵送339立方英寸（5.6升）。其他增压器制造商生产的鼓风机额定值高达16-71。

动态压缩机依赖于将空气加速到高速，然后通过扩散或减慢空气的速度来换取压力。动态压缩器的主要类型有：

• 离心式
• 多级轴流

驱动增压器的常用方法包括：

• 皮带（V带、同步带、平带）
• 直接驱动
• 齿轮传动
• 链传动
• 变速比、变速比离心
• 电动增压器使用电动机而不是机械动力源。

具有较高辛烷值的燃料能够更好地抵抗自燃和爆炸。结果，由增压器提供的增压量可以增加，从而导致发动机输出增加。1930年代在美国率先开发的100辛烷航空燃料使高性能航空发动机能够使用更高的增压压力，并被用于大幅增加几架速度创纪录的飞机的动力输出。高辛烷值燃料的军事用途始于1940年初，当时100辛烷值燃料被交付给在二战中作战的英国皇家空军。德国空军也有类似的燃料供应。在xxx的剩余时间里，提高辛烷值成为航空发动机开发的主要焦点，后来的燃料达到了标称的150辛烷值。使用这种燃料，劳斯莱斯Merlin66和戴姆勒奔驰DB605DC等航空发动机可产生高达2,000马力（1,500千瓦）的功率输出。

强制进气（即增压或涡轮增压）的一个缺点是压缩进气会增加其温度。对于内燃机而言，进气温度成为发动机性能的限制因素。极端温度会导致提前点火或爆震，从而降低性能并导致发动机损坏。较高的环境空气温度和较高的增压水平会增加提前点火/爆震的风险。

涡轮增压发动机使用通常被浪费的废气中的能量，而机械增压则从发动机中获取动力。因此，涡轮增压发动机通常比机械增压发动机产生更多的动力和更好的燃油经济性。然而，涡轮增压器会导致涡轮迟滞（尤其是在较低的转速下），此时废气流量最初不足以使涡轮增压器旋转并达到所需的增压水平，从而导致油门响应延迟。出于这个原因，增压发动机在油门响应是关键问题的应用中很常见，例如飙车和拖拉机牵引比赛。增压的一个缺点是发动机必须承受发动机的净功率输出加上驱动增压器的功率。涡轮增压发动机更容易对进气进行热浸（因为涡轮增压可以将热排气部件放置在进气系统附近），尽管这可以通过使用中冷器来克服。

在1985年和1986年的世界拉力锦标赛中，蓝旗亚使用了DeltaS4，它结合了皮带驱动的增压器和排气驱动的涡轮增压器。该设计在进气和排气系统中使用了一系列复杂的旁通阀以及电磁离合器，以便在发动机低速时从增压器获得增压。在转速范围的中间，两个系统都产生了增压，而在最高转速时，系统将驱动器与增压器断开并隔离了相关的管道。这样做是为了尝试利用每个充电系统的优点，同时消除缺点。反过来，这种方法带来了更大的复杂性并影响了汽车在WRC赛事中的可靠性，并增加了最终设计中发动机辅助设备的重量。双增压发动机偶尔会用于量产车，例如2005-2007年的大众1.4升发动机和2017年至今的沃尔沃B4204T43/B4204T482.0升四缸发动机。

1849年，英国伯明翰的G.Jones开始制造凸轮泵压缩机，为煤矿提供通风。1860年，美国的罗茨鼓风机公司（由Philander和FrancisMarionRoots兄弟创立）为用于高炉和其他工业应用的鼓风机的设计申请了专利。这台空气推进器和伯明翰的通风压缩机都采用了类似于后来的罗茨式增压器的设计。1878年3月，德国工程师HeinrichKrigar获得了螺杆式压缩机的xxx项专利。该设计是具有相同形状转子的双叶转子组件，但该设计并未投入生产。同样在1878年，苏格兰工程师DugaldClerk设计了xxx个与发动机一起使用的增压器。该增压器与二冲程燃气发动机一起使用。GottliebDaimler于1885年获得了对内燃机进行增压的德国专利。LouisRenault于1902年在法国获得了离心增压器的专利。

它们以Kompressor车型销售，该术语用于各种车型直到2012年。大约此时的增压赛车包括1923年菲亚特805-405、1923年米勒122、1924年阿尔法罗密欧P2、1924年Sunbeam大奖赛赛季赛车、1925年Delage和1926年布加迪Type35C。其中最著名的增压汽车是1929年推出的宾利4½升（BlowerBentley）。1935年，当瑞典工程师AlfLysholm为具有5个内螺纹和4个外螺纹转子的螺杆式压缩机设计专利时，螺杆式增压器的发展达到了一个里程碑。在21世纪，随着制造商转向涡轮增压以实现更高的燃油经济性和功率输出，机械增压量产汽车发动机已变得不那么普遍。例如，梅赛德斯-奔驰2000年代初期的发动机（如C230K直列四缸发动机、C32AMGV6和CL55AMGV8发动机）在2010年左右被涡轮增压发动机取代，例如C250和CLS65AMG车型。不过也有例外，比如奥迪3.0TFSI增压V6（2009年推出）和捷豹AJ-V8增压V8（2009年升级到GenIII版本）。

在1930年代，为航空发动机的增压器开发了两速驱动器，以提供更灵活的飞机操作。这种安排还需要制造和维护的更复杂。齿轮使用液压离合器系统将增压器连接到发动机，最初由飞行员手动接合或分离，并在驾驶舱内进行控制。在低海拔地区，将使用低速齿轮，以防止过度的增压水平。在更高的高度，增压器可以切换到更高的档位以补偿降低的进气密度。在不列颠之战中，由劳斯莱斯梅林发动机提供动力的喷火战斗机和飓风飞机主要配备了单级和单速增压器。1942年，劳斯莱斯梅林61航空发动机采用了带后冷的两速两级增压。尽管德国发动机的排量明显更大，但改进的性能使他们提供动力的飞机与他们在整个二战期间所反对的德国飞机相比，保持了至关重要的优势。两级增压器也总是两速。在低压级压缩空气后，空气流过热交换器（中冷器），在此冷却后再次被高压级压缩，然后还可能在另一个热交换器中进行后冷。

由于高海拔地区空气密度降低，飞机发动机经常使用增压和涡轮增压。例如，30,000ft(9,100m)处的空气密度是海平面的1⁄3，因此自然吸气发动机可以燃烧的燃料是原来的1⁄3，因此功率输出会xxx降低.增压器/涡轮增压器可以被认为是通过压缩空气人为地增加空气的密度，或者每次活塞在进气冲程向下移动时迫使更多的空气进入气缸。由于增压器通常设计为在高海拔地区（空气密度较低）产生一定量的增压，因此增压器通常尺寸过大以适应低海拔地区。为防止增压水平过高，在低空监测进气歧管压力非常重要。随着飞机爬升和空气密度下降，油门可以逐渐打开以获得给定高度的xxx安全功率水平。油门完全打开且发动机仍产生全额定功率的高度称为临界高度。在临界高度以上，发动机功率输出将降低，因为增压器不再能够完全补偿空气密度的下降。在低海拔（例如在地面）遇到的另一个问题是进气比高海拔更热。较暖的空气降低了发动机爆震发生的阈值，尤其是在机械增压或涡轮增压发动机中。在地面冷却进气的方法包括中冷器/后冷器、防爆喷射、两速增压器和两级增压器。

在使用化油器的增压发动机中，节气门部分打开会降低化油器内的气压。在寒冷条件下，这种低压空气会导致节流板处结冰。即使发动机以全额定功率运行，大量的冰也会导致发动机故障。