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汽車增壓系統 陳俊佑 49612066 報告學生：李修彣 49612020 任課教授：蕭瑞陽
前 言 在現代社會中，汽車已是很普遍的大眾運輸工具，幾乎家家戶戶都有一輛汽車，但在高油價的時代裡，使得各廠紛紛放棄大排氣量的車種而投入小排氣量且大馬力輸出的引擎技術，以致使用渦輪增壓和機械增壓兩種技術；在早期這兩項技術是用於航空以及船舶，這兩樣技術是在19世紀初期就有的技術，但當時相關技術並不發達，容易使汽車在運行期間達到某特定轉速中，會產生渦輪遲滯(Turbo Lag)，這項技術早期只在汽車賽事中較會使用到，並不廣泛於民間，而到了近代，發展出了新的相關技術，使得渦輪增壓技術與機械增壓技術死灰復燃，又在汽車界中浮出了檯面。
機械增壓技術 Supercharger 機械增壓乃是利用引擎本身的動力，從曲軸端輸出，經由加速機構推動機械增壓器，將新鮮空氣加壓至引擎內部燃燒。因為引擎轉速不高，難以推動渦輪轉子，只能帶動魯式增壓器，優點是可於低轉速達到增壓效果，缺點是轉速越高效能越差，不適合高增壓設定壓榨大馬力，但是在低轉速時增壓遲滯現象比渦輪引擎輕微，扭力輸出較為線性。
渦輪增壓技術 Turbocharger 渦輪增壓的原理乃是利用引擎所排出的廢氣，推動渦輪轉子，帶動另一端的進氣渦扇，將新鮮空氣擠壓入燃燒室，達到增壓目的。原理簡單，但是結構比機械增壓系統更複雜，然而渦輪轉子的能量轉換效率約為六成，高於機械增壓結構，轉子轉速可達十萬轉以上，因此適合高增壓設定，達到大馬力功效，在21世紀，渦輪增壓引擎等同高性能的代名詞。
機械增壓 VS 渦輪增壓 機械增壓： 增壓效果小，車子啟動即工作，有效工作轉速為0-4500轉 轉速高了以後反而對自身轉動帶來的損耗要高於增壓效果，因此3000轉左右效率最高。工作平順，與自然進氣引擎線性類似； 可以在低轉速提高扭力，價格與保養都便宜。追求加速平穩，採用機械增壓。 渦輪增壓： 一般3000轉以上工作效率好，（低轉速啟動時，廢氣少，效率差）低轉速基本上沒什麼幫助。高速增壓效率强，爆發力强，但是線性不穩定。價格與保養都相當昂貴。追求極限速度，採用渦輪增壓。
增壓的用途： 1.同車型同排氣量加增壓是為了得到更大動力， 2.同車型换更小排氣量增壓是為了保持動力的同時更省油。 增壓在環保上的意義： 小排氣量引擎採用增壓可以達到大排氣量引擎的動力，但是油耗要比大排氣量引擎低。日本車多是在同排氣量引擎上想辦法省油，比如DVVT，而大眾多是使用帶增壓的小排氣量引擎來替代大排氣量引擎，也發揮到了省油的效果。
其他相關技術 • 缸內直噴技術 • 雙渦輪技術 • 雙渦流增壓技術 • 雙螺旋增壓技術 • 連續可變導流葉片技術 • 可變氣門正時技術
缸內直噴技術 Direct injection technology 多點噴射供油系統的發明，雖可算是引擎科技的重大突破，不但完全取代了傳統化油器的設計，更成為現今汽車引擎設計的主流，不過將時間轉換至2011年的今日，一種燃油控制更為精準、動力輸出更為優異的引擎噴射系統將成為未來引擎設計的主流，便是缸內直噴系統。 缸內直噴系統，顧名思義就是將噴油嘴直接安置在汽缸的燃燒室內，與傳統多點噴射引擎置於岐管前的設計截然不同，將噴油嘴直接安置在汽缸內的設計，可以依據引擎運作的各項參數做出精準的燃油噴射控制，不似傳統的多點噴射容易受到進氣系統結構的限制，因此也可獲得更為優異的油耗及性能表現。
不過，缸內直噴系統運用在量產車上的年代相當久遠，早在1955年推出的M.Benz 300SL就已採用了缸內直噴技術，主要是為了提升引擎性能所設置。但早年缸內直噴技術並不成熟，引擎低速產生的Nox(氮氫化合物)更是無法普遍應用的主要原因，近年來因材料及科技上的突破，使得缸內直噴系統成為現今汽柴油引擎的設計主流，也大幅提升了引擎的油耗及動力表現。 缸內直噴科技看似與渦輪科技並無直接關係，但是兩者加乘後卻有神奇的功效！因早期的渦輪增壓引擎為了抑制爆震問題，壓縮比設定都在8：1左右，造成低轉速扭力流失，亦不利於節能表現。
自從加入缸內直噴科技後，壓縮比提升至10:1左右的水準，大幅改善渦輪遲滯問題與低轉速扭力輸出，不但強化性能表現，同時達到低油耗功效，目前歐系新一代渦輪增壓引擎幾乎全面採用缸內直噴科技，日本在此方面稍微落後。自從加入缸內直噴科技後，壓縮比提升至10:1左右的水準，大幅改善渦輪遲滯問題與低轉速扭力輸出，不但強化性能表現，同時達到低油耗功效，目前歐系新一代渦輪增壓引擎幾乎全面採用缸內直噴科技，日本在此方面稍微落後。
雙渦輪增壓技術 Twin Turbo technology 一般來說，小渦輪的增壓遲滯效應輕微，但是最大增壓值較低，不利於高轉速發揮；大渦輪符合高性能需求，但是渦輪遲滯現象較為明顯，為了平衡此一問題，許多車廠紛紛於六缸、八缸引擎上使用雙渦輪增壓系統，連接方式可以是一大一小，於不同轉速時，分別推動不同的渦輪此外也可以是兩顆等大的渦輪，由3汽缸或4汽缸個別推動，兩顆渦輪間沒有干涉。但不論是哪一種設計，都能有效降低渦輪遲滯現象，達到更平順的扭力輸出。至於目前最強悍的多渦輪系統，當屬Bugatti Veyron 16.4的 W16「四渦輪」引擎。
雙渦流增壓技術 Double vortex charger technology 為了降低渦輪遲滯現象，科學家不斷改進渦扇葉片幾何造型，並採用輕量化鈦合金打造以降低慣性阻力，再加上低阻力滾珠軸承，工作效能越來越高，但是這些作為僅是改良而非改進。雙渦流增壓器乃是特殊的「雙通道」設計，將來自不同汽缸的廢氣加以分流，藉由不同通道依序導入增壓本體內，降低排氣脈衝阻力，達到更為持續性的增壓效果。 此技術並非為了高增壓目的，卻能有效改進中低轉述的增壓效能，Mitsubishi Lancer EVO 最早將此科技發揚光大，目前Subaru WRX STi、Mini cooper S，Saab與Opel的渦輪增壓引擎，以及BMW M-Power V8雙渦輪增壓引擎皆採用此科技。
雙螺旋增壓技術 Double helix charger technology 為了減輕增壓轉子的重量，並達到連續增壓目的，雙螺旋機械增壓器因此問世，改善昔日魯式增壓器的缺點，工作效能逼近渦輪增壓器，目前已廣為應用在所有的機械增壓引擎上，然而此轉子結構複雜，加工不易，精度要求高，因此成本不低。
連續可變導流葉片技術 Continuously variable guide vane technology 為了降低渦輪遲滯現象，科學家發明出連續可變導流葉片，裝置在渦輪本體的廢氣端，當引擎處於低轉速時，因廢氣流量少、速度慢，導流葉片將調整為斜向以縮小開口，增加廢氣推動轉子的氣流效益，如同以口吹熄蠟燭時，都會將嘴巴縮小，開口小流速快，此結構就是此原理，隨著引擎轉速攀升，導流片開口隨之加大，至最大效能時，葉片則是與氣流方向垂直，以免產生不必要的阻力。
可變氣門正時技術 Variable valve timing technology 可變氣門正時(Variable valve timing)或稱VVT，歐洲與日本各大車廠都有可變氣門正時這項技術，雖名稱都不太相同，但最終作用都是一樣的。 VVT是一種用於汽車活塞式發動機中的技術。VVT技術可以調節發動機進氣排氣系統的升程、重疊時間與正時（其中一部分或者全部）。 活塞式發動機通常通過提升節流閥來進氣與排氣。提升閥直接或間接地被凸輪軸上的凸輪驅動。在每個進氣排氣循環中凸輪驅動氣門打開（升程）一定時間（重疊時間）。氣門打開和關閉的正時也十分重要。曲軸通過正時皮帶，齒輪或鏈條來驅動凸輪軸。
凸輪軸上凸輪的輪廓與位置通常是為特定的發動機轉速而優化的，通常這會降低發動機在低轉速情況下的扭矩和高轉速情況下的功率。VVT技術能夠使其根據發動機工作狀況進行改變，提高了發動機的效率與動力。凸輪軸上凸輪的輪廓與位置通常是為特定的發動機轉速而優化的，通常這會降低發動機在低轉速情況下的扭矩和高轉速情況下的功率。VVT技術能夠使其根據發動機工作狀況進行改變，提高了發動機的效率與動力。
結 論 現代科技越來越進步，比較過去，在汽車方面不論是動力科技亦或是安全配備都大有改進，於操作方面也相當人性化。 世界各大車廠，現今都追求省油、環保化，但另一方面也要考量性能方面是否會隨之降低，而造就出上述的多種技術，雖然有些相關科技因篇幅大小的關係而未在此篇報告中說明，例如可變進氣岐管、離心式機械增壓、雙離合器技術、共軌技術…等，但都是相當重要的技術，且汽車發展歷史已有百餘年，在未來我相信會有更多的技術產生。
參考文獻 • 超越車訊(汽車雜誌) • 維基百科 • Google • Yahoo知識+ • You tube
