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汽車渦輪增壓發動機的工作原理是什麽?

為了更好的了解渦輪增壓器的增壓技術,了解內燃機的工作原理是非常必要的。

首先,大部分乘用車或者商用車的發動機都是四沖程的。

四沖程發動機的工作原理

進排氣的過程是通過進氣控制閥和排氣控制閥的切換來實現的。

通過控制火花塞的點火來控制氣體燃燒時間點。

然後由ECU將進氣、排氣、燃燒按順序有機結合,使發動機實現正常運轉。

簡而言之,對於單個氣缸,壹個工作循環包括四個沖程,曲軸完成兩圈。火花塞點燃壹次。

對於三缸發動機,曲軸旋轉兩次,發動機的三個氣缸分別完成壹個工作循環。火花塞壹次點火三次。

對於四缸發動機,曲軸旋轉兩次,發動機的四個氣缸分別完成壹個工作循環。火花塞壹次點火四次。

在進氣過程中,當活塞向下運動時,進氣控制閥打開,空氣或燃油混合氣通過進氣控制閥被吸入氣缸。

壓縮過程:當活塞向上運動時,進氣門的控制閥關閉,剛吸入的新鮮空氣開始被壓縮。

膨脹過程:當火花塞執行點火指令時,氣體迅速膨脹產生爆炸,推動曲軸連桿向下運動。

排氣,當曲軸連桿由於飛輪產生的慣性繼續運動,即活塞向上運動時,這種氣體被排出。

以上是發動機的基本運動過程:通過這個過程,我們可以得出三種提高發動機輸出功率的方法;

第壹種:增加掃氣量(吸入氣體量)

增加發動機單缸直徑,或缸筒容積。

將盡可能多的氣體吸入燃燒室,讓盡可能多的氣體與更多的汽油混合燃燒,就像使用大火爐壹樣,自然火就會旺起來。強火自然可以達到增加動力輸出的目的。

增加發動機的氣缸數量

如果單個氣缸的容量有限,使用更多的氣缸,如3缸、4缸、6缸、8缸、10缸、12缸等。,但不要太多缸。畢竟,發動機的氣缸越多,體積越大,重量越重,就會占據空間,降低燃油經濟性。

第二種方法是提高發動機轉速。

通過提高發動機轉速,也可以提高發動機的輸出功率,提高發動機轉速就是提高發動機單位時間的點火次數。單位時間內發動機點火次數更多,無疑會增加發動機的輸出功率,但由於機械穩定性。我們不能讓發動機轉速無限提高,因為發動機轉速過大,導致磨損是致命的缺點。速度過快、發動機過熱、潤滑不及時、冷卻不充分等。都會導致發動機壽命的縮短。發動機轉速可以通過曲軸位置傳感器測量。

壹個曲軸位置傳感器

第三條。使用增壓器來增加壓力。

以上兩種技術基本上是自然吸氣發動機的常用技術,但是對於渦輪增壓發動機就有點不壹樣了,因為自然吸氣發動機依靠自身的吸力吸收有限的氣體,壹般的吸力只能達到-10KPA。

增壓的壓縮氣體往往可以達到兩個標準大氣壓以內,所以增壓發動機吸入的氣體大約是自然吸氣發動機吸入氣體壓力的10-20倍。

因為我們的理想空燃比是14.7:1,吸入的氣體多了,我們也需要相應增加噴油量,對應更多的燃燒。

所以渦輪增壓發動機在相同轉速,相同氣室容積的情況下,輸出功率會大很多。

但是增壓也會帶來壹個缺點,就是進入發動機的氣體被壓縮後,氣體的溫度會升高。這是基本的物理常識,這裏就不解釋了。

因為氣體被壓縮,氣體被加熱,溫度達到180度以內。壹般來說,進氣溫度不高於55度。

我們知道氣體的密度在高溫下會變小,這和我們需要充足的空氣是矛盾的。所以我們需要冷卻進氣,我們需要盡可能增加氣體的密度,讓發動機吸入更多的氣體。因此,我們必須使用中冷器。

所以中冷器是壹個可以改善油耗和動力需求的裝置。

通過中冷器將進氣溫度降低到正常值,在相同的壓力和相同的氣體體積下,會產生更多的氣體,或更大的密度。

同時由於進氣溫度低,燃燒溫度會降低,同時可以減少氮氧化物的排放,降低發動機的油耗。

總之:發動機是壹個非常復雜的系統,大家都是基於之前的研究。只有摸索和調試,才能得到更好的功能。

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