渦輪發動機的原理是什麼, 渦輪發動機 的工作原理是什麼?

2022-02-20 01:48:45 字數 4603 閱讀 7047

1樓:加菲46日

紅色為高溫廢氣,藍色為新鮮空氣, 眾所周知發動機是靠燃料在汽缸內燃燒作功來產生功率的,由於輸入的燃料量受到吸入汽缸內空氣量的限制,因此發動機所產生的功率也會受到限制,如果發動機的執行效能已處於最佳狀態,再增加輸出功率只能通過壓縮更多的空氣進入汽缸來增加燃料量,從而提高燃燒作功能力。因此在目前的技術條件下,渦輪增壓器是惟一能使發動機在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機械裝置。

我們平常所說的渦輪增壓裝置其實就是一種空氣壓縮機,通過壓縮空氣來增加發動機的進氣量,一般來說,渦輪增壓都是利用發動機排出的廢氣慣性衝力來推動渦輪室內的渦輪,渦輪又帶動同軸的葉輪,葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣,使之增壓進入汽缸。當發動機轉速增快,廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增快,葉輪就壓縮更多的空氣進入汽缸,空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料,相應增加燃料量和調整一下發動機的轉速,就可以增加發動機的輸出功率了。

大家可能會覺得渦輪增壓裝置非常複雜,其實並不複雜,渦輪增壓裝置主要是由渦輪室和增壓器組成。首先是渦輪室的進氣口與發動機排氣歧管相連,排氣口則接在排氣管上。然後增壓器的進氣口與空氣濾清器管道相連,排氣口接在進氣歧管上,最後渦輪和葉輪分別裝在渦輪室和增壓器內,二者同軸剛性聯接。

這樣一個整體的渦輪增壓裝置就做好,你的發動機就好像電腦cpu一樣被「超頻」了。

"渦輪發動機 的工作原理是什麼? "

2樓:住在樓頂不蓋被

1樓的說法是錯的,雖然渦輪增壓利用了廢氣的熱量和流量, 但絕對不是把廢氣強行壓回燃燒室。如果是把廢氣壓回燃燒室,那麼廢氣壓回發動機燃燒室後一不能產生燃燒效果,二要減少進氣和進油量從而減小了功率,這是絕對不可能的。

渦輪發動機其實就是附帶渦輪增加的發動機,渦輪增壓的英文單詞是turbo,渦輪增加部分是發動機的一個附屬裝置,所以我們經常在一些汽車上看見t這個字母,比如帕薩特的1.8t、2.0t、甚至是出現turbo這個單詞,這些就是帶了渦輪增壓的發動機,旨在提高發動機的功率和扭矩輸出,這個技術最早是應用在賽車和航空航天上,後來才大規模民用,這個技術可以使車子的輸出功率相對提高40%甚至更高,一般的車最起碼也在20-30%。

原理是這樣的:其實就是一個附帶的空氣壓縮器性質的裝置,利用排除的廢氣的能量和慣性衝擊和推動渦輪室裡的渦輪,渦輪同時帶動同軸的葉輪,葉輪壓縮空氣使其增壓後進入氣缸,與此同時,油料或者燃氣也進入氣缸,現在的車一般都是電子控制空氣和油料比例的,進入更多的空氣也就進入更多的油料,這就能使發動機在同樣工作頻率下每個輸出迴圈的過程中燃燒更多的油料,輸出更多的功率和扭矩,但是發動機不超頻。此過程中,渦輪的轉速和廢氣的衝擊力是成比例的,而且相對於其輸出功率,其排氣量已相對下降,燃油利用率也相對提高。

平時我們見大1.8t的發動機的輸出功率和2.4l的功率差不多,但是耗油量大於1.

8的發動機卻小於2.4l的。

從上面也就能看出來,第一,帶渦輪增壓的發動機一般氣缸壓縮比比較小;第二,渦輪系統啟動後,耗油增多,但是相對輸出功率,耗油量實際下降;第三,渦輪發揮作用並不是車子一發動就開始增壓,而是要等發動機功率達到一定值才會增壓,安全駕駛下轉速越高效果越明顯,在渦輪增壓發揮作用的臨界轉速上,一腳油門下去,你能明顯感覺到車動力十足;第四,1.8t和2.4l的發動機雖然可以達到同樣的輸出功率,但是1.

8t發動機的加速效能是絕對不如2.4l的,其加速過程因為是逐漸增加輸出功率和牽引力達到2.4l的水平,所以比2.

4l的加速慢;第五,同配置下,渦輪增壓的要貴,而且帶渦輪增壓的發動機保養相對麻煩,一定的里程後一般需要更換渦輪,相對省了油錢但是增加了後續消費,畢竟他多了一個部件。

這是一個渦輪增壓發動機的簡易原理圖,紅色的是高溫高衝擊力的廢氣,藍色的氣體是葉輪需要壓縮並輸送進氣缸待燃燒的新鮮空氣,渦輪雖然和葉輪同軸相連,但是不是一根單軸,是個複合的軸,只有渦輪轉速大於葉輪本身轉速的時候,渦輪的扭矩才能作用到葉輪上使其轉速提高並與渦輪轉速同步,就像你想推一個原本就向前移動的物體往前走時,你的移動速度小於這個物體時你的推動實際無效,因為你連碰都沒碰到他。

3樓:德令哈的唐山人

渦輪發動機的工作原理 2007-03-05 10:11:03| 分類: 預設分類 | 標籤: |字號大中小 訂閱 .

渦輪噴氣發動機

在第二次世界大戰以前,所有的飛機都採用活塞式發動機作為飛機的動力,這種發動機本身並不能產生向前的動力,而是需要驅動一副螺旋槳,使螺旋槳在空氣中旋轉,以此推動飛機前進。這種活塞式發動機+螺旋槳的組合一直是飛機固定的推進模式,很少有人提出過質疑。

到了三十年代末,尤其是在二戰中,由於戰爭的需要,飛機的效能得到了迅猛的發展,飛行速度達到700-800公里每小時,高度達到了10000米以上,但人們突然發現,螺旋槳飛機似乎達到了極限,儘管工程師們將發動機的功率越提越高,從1000千瓦,到2000千瓦甚至3000千瓦,但飛機的速度仍沒有明顯的提高,發動機明顯感到「有勁使不上」。

問題就出在螺旋槳上,當飛機的速度達到800公里每小時,由於螺旋槳始終在高速旋轉,槳尖部分實際上已接近了音速,這種跨音速流場的直接後果就是螺旋槳的效率急劇下降,推力下降,同時,由於螺旋槳的迎風面積較大,帶來的阻力也較大,而且,隨著飛行高度的上升,大氣變稀薄,活塞式發動機的功率也會急劇下降。這幾個因素合在一起,決定了活塞式發動機+螺旋槳的推進模式已經走到了盡頭,要想進一步提高飛行效能,必須採用全新的推進模式,噴氣發動機應運而生。

噴氣推進的原理大家並不陌生,根據牛頓第三定律,作用在物體上的力都有大小相等方向相反的反作用力。噴氣發動機在工作時,從前端吸入大量的空氣,燃燒後高速噴出,在此過程中,發動機向氣體施加力,使之向後加速,氣體也給發動機一個反作用力,推動飛機前進。事實上,這一原理很早就被應用於實踐中,我們玩過的爆竹,就是依靠尾部噴出火藥氣體的反作用力飛上天空的。

早在2023年,法國工程師雷恩.洛蘭就獲得了一項噴氣發動機的專利,但這是一種衝壓式噴氣發動機,在當時的低速下根本無法工作,而且也缺乏所需的高溫耐熱材料。2023年,弗蘭克.惠特爾取得了他使用燃氣渦輪發動機的第一個專利,但直到11年後,他的發動機在完成其首次飛行,惠特爾的這種發動機形成了現代渦輪噴氣發動機的基礎。

現代渦輪噴氣發動機的結構由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和尾噴管組成,戰鬥機的渦輪和尾噴管間還有加力燃燒室。渦輪噴氣發動機仍屬於熱機的一種,就必須遵循熱機的做功原則:在高壓下輸入能量,低壓下釋放能量。

因此,從產生輸出能量的原理上講,噴氣式發動機和活塞式發動機是相同的,都需要有進氣、加壓、燃燒和排氣這四個階段,不同的是,在活塞式發動機中這4個階段是分時依次進行的,但在噴氣發動機中則是連續進行的,氣體依次流經噴氣發動機的各個部分,就對應著活塞式發動機的四個工作位置。

空氣首先進入的是發動機的進氣道,當飛機飛行時,可以看作氣流以飛行速度流向發動機,由於飛機飛行的速度是變化的,而壓氣機適應的來流速度是有一定的範圍的,因而進氣道的功能就是通過可調管道,將來流調整為合適的速度。在超音速飛行時,在進氣道前和進氣道內氣流速度減至亞音速,此時氣流的滯止可使壓力升高十幾倍甚至幾十倍,大大超過壓氣機中的壓力提高倍數,因而產生了單靠速度衝壓,不需壓氣機的衝壓噴氣發動機。

進氣道後的壓氣機是專門用來提高氣流的壓力的,空氣流過壓氣機時,壓氣機工作葉片對氣流做功,使氣流的壓力,溫度升高。在亞音速時,壓氣機是氣流增壓的主要部件。

從燃燒室流出的高溫高壓燃氣,流過同壓氣機裝在同一條軸上的渦輪。燃氣的部分內能在渦輪中膨脹轉化為機械能,帶動壓氣機旋轉,在渦輪噴氣發動機中,氣流在渦輪中膨脹所做的功正好等於壓氣機壓縮空氣所消耗的功以及傳動附件克服摩擦所需的功。經過燃燒後,渦輪前的燃氣能量大大增加,因而在渦輪中的膨脹比遠小於壓氣機中的壓縮比,渦輪出口處的壓力和溫度都比壓氣機進口高很多,發動機的推力就是這一部分燃氣的能量而來的。

從渦輪中流出的高溫高壓燃氣,在尾噴管中繼續膨脹,以高速沿發動機軸向從噴口向後排出。這一速度比氣流進入發動機的速度大得多,使發動機獲得了反作用的推力。

一般來講,當氣流從燃燒室出來時的溫度越高,輸入的能量就越大,發動機的推力也就越大。但是,由於渦輪材料等的限制,目前只能達到1650k左右,現代戰鬥機有時需要短時間增加推力,就在渦輪後再加上一個加力燃燒室噴入燃油,讓未充分燃燒的燃氣與噴入的燃油混合再次燃燒,由於加力燃燒室內無旋轉部件,溫度可達2000k,可使發動機的推力增加至1.5倍左右。

其缺點就是油耗急劇加大,同時過高的溫度也影響發動機的壽命,因此發動機開加力一般是有時限的,低空不過十幾秒,多用於起飛或戰鬥時,在高空則可開較長的時間。

隨著航空燃氣渦輪技術的進步,人們在渦輪噴氣發動機的基礎上,又發展了多種噴氣發動機,如根據增壓技術的不同,有衝壓發動機和脈動發動機;根據能量輸出的不同,有渦輪風扇發動機、渦輪螺旋槳發動機、渦輪軸發動機和螺槳風扇發動機等。

噴氣發動機儘管在低速時油耗要大於活塞式發動機,但其優異的高速效能使其迅速取代了後者,成為航空發動機的主流。

4樓:

飛機渦輪發動機工作原理

5樓:

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