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渦輪增壓用在柴油機發(fā)電機上能提高熱效率而在汽油發(fā)電機機上不能

更新時間  2021-11-10 09:02:17 閱讀 775

渦輪增壓用在柴油機發(fā)電機上能提高熱效率而在汽油發(fā)電機機上不能首先要澄清一件事情，就是渦輪增壓無論在汽油機上還是在柴油機上都是可以提升熱效率的，只是在柴油機上提升的更明顯而已，現(xiàn)在的轎車用柴油機渦輪增壓配合中冷幾乎已經(jīng)成了標配，渦輪增壓對柴油機簡直就是神器啊有木有！       要搞清楚渦輪增壓對汽油機以及柴油機的具體影響，首先要搞清楚渦輪增壓的原理也就是他的實際作用，其次還要區(qū)分清楚柴油機和汽油機在循環(huán)做功原理上的一些差異。只有搞清楚這兩點，才能弄清楚為什么渦輪增壓對柴油機的影響要大一些?？赡軙婕暗胶芏鄡?nèi)燃機原理的專業(yè)知識，打我盡量用比較簡單的語言和易懂的模型來進行解釋 ~ 1.渦輪增壓        各種增壓方式（包括渦輪增壓）的實質(zhì)就是提高發(fā)動機的充氣效率。充氣效率即充量系數(shù)，是指內(nèi)燃機每個工作循環(huán)內(nèi)，發(fā)動機氣缸內(nèi)實際吸入氣缸的新鮮空氣質(zhì)量與進氣道狀態(tài)下（常溫常壓）充滿氣缸工作容積的理論空氣質(zhì)量比值；       由于進氣沖程形成的負壓以及廢棄殘留的原因，自然吸氣式發(fā)動機的充氣效率一般是小于1的。而配備了渦輪增壓的發(fā)動機的充氣效率是可以突破1的哦~現(xiàn)在我們來看下氣缸這個封閉容器里所吸入的空氣質(zhì)量到底和么有關(guān)。 ——這個就是熱力學(xué)常用的普適氣體狀態(tài)方程（克拉伯龍方程） P是氣體的壓力，V是體積，m是質(zhì)量，R是每種氣體的普適氣體常量,只和氣體的種類有關(guān)。T是開爾文溫度。對上式稍做變形就能得到  ，由于氣缸的容積V是一定得，空氣的R也是一個定值，所以，要提高氣缸吸入的空氣質(zhì)量只有兩個途徑1.增加吸入空氣的壓力P；2.降低吸入氣體的溫度T；   這個個途徑分別對應(yīng)了內(nèi)燃機提高充氣效率的兩種方法 即，增壓器和中冷器。增壓方式有很多很多，機械增壓，氣波增壓，渦輪增壓等等。渦輪增壓就是利用了內(nèi)燃機排放的廢棄驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)子對進氣管空氣進行增壓。好處就是不需要消耗曲軸輸出的功率。  總而言之，增壓就是為了讓內(nèi)燃機在排量不變的情況下吸入更多質(zhì)量的空氣，從而提高其輸出功率。

渦輪增壓用在柴油機發(fā)電機上能提高熱效率而在汽油發(fā)電機機上不能中間是迪賽爾循環(huán)，右邊是雙燒循環(huán)?？梢钥吹綂W拓循環(huán)的做功沖程是一個等容過程，迪賽爾循環(huán)的做工沖程是一個等壓過程。雙燒循環(huán)則是兩者的一個綜合。熟悉內(nèi)燃機的朋友看名字應(yīng)該就能知道，otto循環(huán)就是一般汽油機的循環(huán)過程，diesel循環(huán)就是柴油機的循環(huán)過程（diesel其實就是柴油的意思~）。但并不是說汽油機一定就是奧拓循環(huán)，柴油機就肯定是迪賽爾循環(huán)。其實雙燒循環(huán)更為接近真實的循環(huán)過程，汽油機和柴油機都有等壓和等容膨脹的過程，只是比例有所不同。為了明顯汽油機與柴油機的差異我們就以奧拓循環(huán)代表汽油機循環(huán)，迪賽爾循環(huán)代表柴油機循環(huán)。先來看otto循環(huán)的熱效率！通過簡單的熱力學(xué)公式推導(dǎo)（想知道具體推導(dǎo)過程可意上網(wǎng)查或者私我~）可以得出 奧拓循環(huán)的熱效率；式中是壓縮比，也就是圖中的，這個是設(shè)計內(nèi)燃機時候就定好的，而則是空氣的絕熱系數(shù)，也可以當成定值來處理一般取1.39~~那么問題來了，提高了吸入空氣的質(zhì)量m，卻還是無法提高熱效率，因為理論上提高汽油機的熱效率只有增大壓縮比這一條途徑?。。?nbsp;    這也就是為什么增壓技術(shù)對與提高汽油機的熱效率幫助不大?，F(xiàn)在重點來了，同樣通過熱力學(xué)公式推導(dǎo)可以得出柴油機理想循環(huán)效率壓縮比，絕熱系數(shù)等參數(shù)和前面一樣，但是多出了一個來，這個   我們叫它預(yù)脹比。和汽油機不同，理論上提高柴油機效率有了兩種方式，1.增大壓縮比2.減小預(yù)脹比！這第二條就是問題的關(guān)鍵，很簡單的道理，我已經(jīng)在圖上用紅筆畫出來了，黑色是自然吸氣過程的循環(huán)，紅色是增壓吸氣過程的循環(huán)，由于相同的氣缸容積下吸入了更多質(zhì)量的空氣，這勢必會導(dǎo)致最終壓縮過程到體積為V2時的終了壓力2‘比2大。那么等壓過程到達絕熱線也就要比自然吸氣要快，也就是說增壓過程的V3’要比自然吸氣的V3小，這樣一來，V2=V2‘=燃燒室容積，而V3’小于V3，因此增壓后的預(yù)脹比就比自然吸氣的預(yù)脹比要小，因此也就是為什么柴油機增壓可以提高熱效率！

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