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［馬里的科學實驗室］升降自如的：氣壓懸吊
【氣壓懸吊】
氣壓懸掛（Air suspension），是20世紀60年代發展起來的主動懸吊的一種。可根據汽車的行駛條件（車輛的運動狀態和路面狀況以及載荷等）的變化而對懸掛的剛度和阻尼進行動態的自適應調節，使懸掛系統始終處於最佳減震狀態。比方說，高速行駛時懸吊可以變硬，以提高車身穩定性，長時間低速行駛時，控制單元會認為正在經過坑洞路面，使懸吊變軟來提高乘坐舒適性。
【簡介】
就像大家所知道的，懸吊的核心部件是彈簧和避震器。空氣懸吊同樣也不會例外，氣體彈簧和可調阻尼式減震器組成了空氣懸吊的主體，而氣體彈簧是在一個密封的容器中衝入壓縮氣體，利用氣體的可壓縮性實現彈簧的作用，這種彈簧的剛性是可變的，因為作用在彈簧上的載荷增加時，容器內的定量氣體被壓縮，剛性自然增強；反之，載荷減小，氣壓降低，彈簧鋼性自然縮小。如果從分類上看，氣體彈簧有空氣彈簧和油氣彈簧兩種，而空氣彈簧又可以分為囊式彈簧和膜式彈簧。
【氣壓懸吊之避震器】
阻尼可調式避震器方面主要有兩種，一種是液壓式避震器，一種是充氣式避震器。較為常見的液壓式可變阻尼減震器是電子液力避震，它是通過ECU檢測到需要「變硬」的情況時，通電使得電磁液粒子由雜亂到排列整齊，因為粒子磁極相對的關係，所以受壓時難壓縮，阻尼大，顯得硬，而今天換成是「變軟」的情況，ECU取消通電的指令就會讓電磁液粒子重新失去磁性，阻尼變小，此時就會顯得軟。而另一種充氣式避震器原理與普通避震器基本一樣，不同的是它只有一個缸筒，減震油液與高壓氣體用一個O形密封圈隔開，高壓氣體減少的只是車輪突然衝擊所產生的高頻震動並有助於消除噪音，起到變阻尼作用的只是改變壓縮閥和伸張閥的節流孔通流量。
【優劣定論】
大多數轎車目前採用的傳統的不可調的螺旋彈簧懸吊系統相比，空氣懸吊系統可以根據道路的起伏不同調高或調低底盤高度，使車輛能夠適應多種路況條件下的駕駛需求。而因為這種設計目的，空氣懸吊系統多用於經常在惡劣的路況條件下行駛的越野車上，以保證車輛能夠順利地通過泥濘、涉水、砂石等路面。空氣懸吊系統是一種很先進實用的配置，但是卻很「脆弱」，因為系統結構較為複雜，其妥善率要遠遠低於螺旋彈簧懸吊系統，而用空氣作為調整底盤高度的「推進動力」，避震器的密封性還需要進一步提高，如果空氣減震器出現漏氣，那麼整個系統就將處於「癱瘓」狀態（GG了）。如果頻繁地調整底盤高度，還有可能造成氣泵系統局部過熱，會大大縮短氣泵的使用壽命，哎，空氣懸吊真的使人又愛又恨！
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#馬里的科學實驗室 #空氣懸吊 #又愛又恨

［馬里的科學實驗室］淺談機械增壓-離心式機械增壓器
#3
【強制進氣】
自從引擎誕生之後，工程師們一直想方設法提高引擎的功率。那麼如何提高引擎的功率呢？，有個方法，就是讓引擎氣缸內能充滿更多的空氣，讓更多的氧分子參與燃燒，進而產生出更多的能量，而為了提高引擎充氣量，除了製造更大排量的引擎，增加參與燃燒的空氣體積以外，另一種方法就是提高相同排量下，增加氣缸內的空氣的分子數，也就是讓更多的空氣分子進入到氣缸之中。不過對於依靠氣缸內與氣缸外的氣壓差來為氣缸充氣的自然進氣方式，氣缸的充氣氣壓絕對不可能超過一個大氣壓力，這也是自然進氣引擎的物理極限，那麽要如何提高引擎的充氣效率呢？從自然進氣的原理可以知道，唯一的做法是強制性地向燃燒室吸更多的空氣，而不是依靠活塞下行被動地地吸入空氣，這就是強制進氣（Forced Intake）誕生的基本思維，而強制進氣的方式，被分為機械增壓以及渦輪增壓，目前大多數使用的是渦輪增壓，而機械增壓則是另一種強制進氣的形式，它的總體工作原理，是透過曲軸皮帶輪帶動泵氣機，將空氣壓縮至超過一個大氣壓力，並送入氣缸內參與燃燒。
【機械增壓-離心式機械增壓器】
離心式機械增壓器通過利用葉片的旋轉，將空氣高速吸入狹小的壓縮機殼體，其葉片的形狀與渦輪增壓器壓縮機的轉子非常相似，它的轉速透過輸入軸變速器的放大，可達到每分鐘5萬至6萬轉。空氣在葉片輪轂處被吸入，葉片旋轉時產生的離心力會導致空氣向外擴散，這些空氣會使葉片處於高速且低壓的狀態，而擴壓器是一組環繞的固定葉片，它會將高速低壓的空氣轉換成低速高壓的空氣。當空氣分子碰到這些葉片時，會減慢速度，進而降低氣流速度以及增加壓力。
【相似之處】
和任何離心式增壓器一樣，在引擎低轉速的時候提供很小範圍的增壓來輔助引擎進行工作，並且在引擎減速的時候，空氣會旁通，這個概念和魯氏、雙螺桿一樣的，就是在引擎的任何工作速度下都能提供有效地增壓值。但由於汽油引擎要求燃油和氧氣在相對較小的比例下壓縮成混合氣並進行燃燒，所以在低轉速的工作狀態成為了很多人關注的熱點，而離心式實際上在低轉速區間不能和魯氏、雙螺旋式機械增壓器一樣供給足夠的氧氣去提供燃燒，所以離心式機械增壓器被考慮用在大排量的引擎上，而且在啟動階段不需要過多的強制進氣的引擎進行匹配，這樣也可以避免了輪胎在引擎啟動階段的打滑。
【效率最高與其弊】
離心式機械增壓器的增壓效率是上述三種機械增壓器中最高的，同時增壓後空氣的溫度一般也較前兩種高，常常需要加裝中間冷卻器以降低壓縮空氣的溫度。由於這款增壓器的體積小，重量輕，可以安裝在引擎的前面而不是頂部。與其他幾款機械增壓器一樣，工作時，它也會產生與眾不同的轟鳴聲，如有需要也應加裝降噪裝置。由於這款機械增壓器與渦輪增壓器高度相似，不少人會以為這是一款渦輪增壓器。但從壓縮機的驅動方式上講，它的確是不折不扣的機械增壓器。
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#馬里的科學實驗室 #機械增壓器 #離心式機械增壓器

［馬里的科學實驗室］淺談機械增壓-Roots機械增壓器 #1
【強制進氣】
自從引擎誕生之後，工程師們一直想方設法提高引擎的功率。那麼如何提高引擎的功率呢？，有個方法，就是讓引擎氣缸內能充滿更多的空氣，讓更多的氧分子參與燃燒，進而產生出更多的能量，而為了提高引擎充氣量，除了製造更大排量的引擎，增加參與燃燒的空氣體積以外，另一種方法就是提高相同排量下，增加氣缸內的空氣的分子數，也就是讓更多的空氣分子進入到氣缸之中。不過對於依靠氣缸內與氣缸外的氣壓差來為氣缸充氣的自然進氣方式，氣缸的充氣氣壓絕對不可能超過一個大氣壓力，這也是自然進氣引擎的物理極限，那麽要如何提高引擎的充氣效率呢？從自然進氣的原理可以知道，唯一的做法是強制性地向燃燒室吸更多的空氣，而不是依靠活塞下行被動地地吸入空氣，這就是強制進氣（Forced Intake）誕生的基本思維，而強制進氣的方式，被分為機械增壓以及渦輪增壓，目前大多數使用的是渦輪增壓，而機械增壓則是另一種強制進氣的形式，它的總體工作原理，是透過曲軸皮帶輪帶動泵氣機，將空氣壓縮至超過一個大氣壓力，並送入氣缸內參與燃燒。
【機械增壓-Roots機械增壓器】
根據構造不同，機械增壓器曾經出現過許多種類型，包括：“Roots”、雙螺旋式和離心式等，它們的主要區別在於將空氣吸入引擎進氣歧管的方式不同，“Roots”和雙螺旋式機械增壓器使用不同類型的嚙合凸緣，而離心式機械增壓器則是使用葉片的旋轉吸入空氣。
Roots機械增壓器是機械增壓家族中最先設計的，早在西元1860年由Philander和Francis Roots發明併申請了設計專利，最先的目的是用於礦井內部通道的通風，然而在內燃機發明後，西元1900年，Gottleib Daimler首次在汽車引擎中安裝了魯氏機械增壓器。
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