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主题:【原创】我也来说说涡轮增压发动机 -- 车神

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家园 【原创】我也来说说涡轮增压发动机

关于涡轮发动机,发现周围亲友有很多认识不太全面的地方,趁着没事写个短文。你当启蒙也好,戏说也好,反正能帮助理解一些涡轮增压的花边知识,我就高兴了。

说这个话题之前,先声明几点,我本人懒,很多数据资料不记得,也懒得查,大略糊弄一下大家别见怪。而且有了孩子,说话喜欢用类比而不是科学语言,有时候比得不太恰当,大家也别见怪。文中会经常用到类似编程的黑盒原理,就是只看输入的是什么,输出的是什么,这个计算机系的同学比我懂,我这里一样,只提原因和结果,中间涉及的发动机的工作原理太复杂,不做解释,以免有人抗议太枯燥。最后,能量守恒定理一定要遵守的,我们不能指望一升汽油能把汽车运到地球轨道上,这是不符合逻辑的。

好,正式开始。

我们一般见到的汽车发动机用的是汽油内燃机,就是把空气和汽油混合以后放到一个空腔里,这个空腔叫做气缸,当然空气最早是常压的,就是差不多一个大气压吧,他通过一些系统自然地被“吸”到发动机里。另一边,汽油是通过化油器或者电子喷注系统,弄成颗粒很细小的油雾,当空气和雾化的汽油在气缸里面集合以后,火花塞出场了。一声令下关门放狗,火花塞就在这个密闭、阴暗的空间里弄了个火星,这下可不得了,汽油雾加上助燃的空气(里面含有很多氧气),一下子燃烧起来,燃烧产物是各种各样的高温气体,这些气体剧烈膨胀,怎么样呢?就像一个针筒(实际上气缸也跟针筒构造很像),本来里面有半管子气体,膨胀以后存不下,自然就推动活塞向外顶。这活塞一顶,就把一个叫曲轴的东西转起来了,曲轴转,…【著名的黑盒子出场】…车轮也转。

大多数情况下,两冲程的气缸里面燃烧一次,活塞就动一次,曲轴也转一次。所以我们说到转速的时候,每分钟3000转,说的就是曲轴。每分钟3000下,就是气缸里面燃烧了3000次啊。也就是每秒烧了50次。(事实上,最常见的四冲程发动机远不止这么简单,四个冲程,应该是燃烧一次实际曲轴转了两圈。但是这里用一比一比较形象吧。)【我太过戏说了,谢谢圆环指正】

假如我们需要让你车子跑快一点,理论上可以增加转速,也就是踩油门,通过踩油门给车子下一个指令,于是车子给空气管道,汽油管道,火花塞都下一个命令:你们给我加把劲!于是每秒烧50次的变成了60次,70次……但是凡事有个上限,你总不能让发动机一分钟燃烧100万次吧?那这时候我要继续提高车速,或者车子装了很多东西,需要加大力量呢?人们最早想到的方法就是增加气缸容量,本来一公升容积的气缸,加到两公升,或者把两个一公升气缸的放到一起用,这样就相当于原来一匹马给你拉车,现在变成两匹,三匹……发动机的排气量增加了,每次燃烧的空气和燃料多了,吃得多就有力了,跑得更快了。这个方法现在也是在用着的。1.3升排量的夏利爬坡没劲了,我换个2.0的桑塔纳,有钱了再换个3.0的宝马……但是这个方法也是不能无限制使用的,首先,气缸不能无限的增大,数量也不能无限的增加,不然弄个100气缸的发动机,每个气缸像煤气罐那样大……那就不是汽车了。其次,人们同时遇到了另一个问题——

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