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涡轮增压用在柴油机发电机上能提高热效率而在汽油发电机机上不能

更新时间 2021-11-10 09:02:17 阅读 715

涡轮增压用在柴油机发电机上能提高热效率而在汽油发电机机上不能首先要澄清一件事情，就是涡轮增压无论在汽油机上还是在柴油机上都是可以提升热效率的，只是在柴油机上提升的更明显而已，现在的轿车用柴油机涡轮增压配合中冷几乎已经成了标配，涡轮增压对柴油机简直就是神器啊有木有！要搞清楚涡轮增压对汽油机以及柴油机的具体影响，首先要搞清楚涡轮增压的原理也就是他的实际作用，其次还要区分清楚柴油机和汽油机在循环做功原理上的一些差异。只有搞清楚这两点，才能弄清楚为什么涡轮增压对柴油机的影响要大一些。可能会涉及到很多内燃机原理的专业知识，打我尽量用比较简单的语言和易懂的模型来进行解释 ~ 1.涡轮增压各种增压方式（包括涡轮增压）的实质就是提高发动机的充气效率。充气效率即充量系数，是指内燃机每个工作循环内，发动机气缸内实际吸入气缸的新鲜空气质量与进气道状态下（常温常压）充满气缸工作容积的理论空气质量比值；由于进气冲程形成的负压以及废弃残留的原因，自然吸气式发动机的充气效率一般是小于1的。而配备了涡轮增压的发动机的充气效率是可以突破1的哦~现在我们来看下气缸这个封闭容器里所吸入的空气质量到底和么有关。 ——这个就是热力学常用的普适气体状态方程（克拉伯龙方程） P是气体的压力，V是体积，m是质量，R是每种气体的普适气体常量,只和气体的种类有关。T是开尔文温度。对上式稍做变形就能得到，由于气缸的容积V是一定得，空气的R也是一个定值，所以，要提高气缸吸入的空气质量只有两个途径1.增加吸入空气的压力P；2.降低吸入气体的温度T；这个个途径分别对应了内燃机提高充气效率的两种方法即，增压器和中冷器。增压方式有很多很多，机械增压，气波增压，涡轮增压等等。涡轮增压就是利用了内燃机排放的废弃驱动涡轮转子对进气管空气进行增压。好处就是不需要消耗曲轴输出的功率。总而言之，增压就是为了让内燃机在排量不变的情况下吸入更多质量的空气，从而提高其输出功率。

涡轮增压用在柴油机发电机上能提高热效率而在汽油发电机机上不能中间是迪赛尔循环，右边是双烧循环。可以看到奥拓循环的做功冲程是一个等容过程，迪赛尔循环的做工冲程是一个等压过程。双烧循环则是两者的一个综合。熟悉内燃机的朋友看名字应该就能知道，otto循环就是一般汽油机的循环过程，diesel循环就是柴油机的循环过程（diesel其实就是柴油的意思~）。但并不是说汽油机一定就是奥拓循环，柴油机就肯定是迪赛尔循环。其实双烧循环更为接近真实的循环过程，汽油机和柴油机都有等压和等容膨胀的过程，只是比例有所不同。为了明显汽油机与柴油机的差异我们就以奥拓循环代表汽油机循环，迪赛尔循环代表柴油机循环。先来看otto循环的热效率！通过简单的热力学公式推导（想知道具体推导过程可意上网查或者私我~）可以得出奥拓循环的热效率；式中是压缩比，也就是图中的，这个是设计内燃机时候就定好的，而则是空气的绝热系数，也可以当成定值来处理一般取1.39~~那么问题来了，提高了吸入空气的质量m，却还是无法提高热效率，因为理论上提高汽油机的热效率只有增大压缩比这一条途径！！！这也就是为什么增压技术对与提高汽油机的热效率帮助不大。现在重点来了，同样通过热力学公式推导可以得出柴油机理想循环效率压缩比，绝热系数等参数和前面一样，但是多出了一个来，这个我们叫它预胀比。和汽油机不同，理论上提高柴油机效率有了两种方式，1.增大压缩比2.减小预胀比！这第二条就是问题的关键，很简单的道理，我已经在图上用红笔画出来了，黑色是自然吸气过程的循环，红色是增压吸气过程的循环，由于相同的气缸容积下吸入了更多质量的空气，这势必会导致最终压缩过程到体积为V2时的终了压力2‘比2大。那么等压过程到达绝热线也就要比自然吸气要快，也就是说增压过程的V3’要比自然吸气的V3小，这样一来，V2=V2‘=燃烧室容积，而V3’小于V3，因此增压后的预胀比就比自然吸气的预胀比要小，因此也就是为什么柴油机增压可以提高热效率！