題:
為什麼在增壓時最好壓縮輸入而不是在排氣口抽真空？
tuskiomi
2020-06-19 18:59:21 UTC
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這是一個奇怪的難題，但是如果發動機的功率是由燃燒室和排氣之間的壓力差決定的，那麼應該遵循渦輪增壓與排氣一樣有效地從排氣中抽出空氣的問題，對？那麼，如果是這種情況，為什麼渦輪增壓器只排入空氣，而沒有一個排入空氣？

您需要了解渦輪增壓器的工作原理-這是一個焓變...
[查看我的答案]（https://mechanics.stackexchange.com/a/17491/675）一個有點相關的問題，並給出了一個示例
最終，您希望更多的空氣燃燒更多的燃料以產生更多的動力。
如果它吸入空氣，那將是渦輪增壓器。 ：D
為什麼不同時使用-渦輪增壓器和自由流動的排氣歧管/管道，有助於在排氣循環中進行清除
@Criggie我想您剛剛描述了渦輪噴氣發動機。
九 答案:
fred_dot_u
2020-06-19 19:18:46 UTC
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發動機的功率不取決於燃燒室和排氣之間的壓力差。功率取決於人們可以向燃燒室中註入多少能量以及如何應用該能量。

當人們壓縮進氣時，“混合氣”中會包含額外的氧氣，如果發動機設計正確，則可提供更大的動力和更清潔的燃燒。這適用於渦輪增壓器和增壓器。

“發動機的功率不取決於燃燒室和排氣管之間的壓力差”。如果是這樣，我們可以一直使用汽車發動機進入非離子層，不是嗎？
@tuskiomi那麼，在那裡那裡您將獲得足夠的空氣？
完全是@SolarMike！仍然可以使用那裡的氣體和燃料產生壓差，但這種方法不起作用。
@tuskiomi那麼您為什麼認為火箭會同時帶走燃料和氧氣呢？
@SolarMike很好，如果可以相信上述報價，那是因為它們沒有渦輪增壓器。
@tuskiomi，您不能將排氣壓力降低到小於0 psi。因此，您可以獲得的最大“吸氣”為1 bar，但是高性能發動機上的增壓壓力可以為2至3 bar。
@WeatherVane這是正確的答案。照這樣發佈吧！
@DavidSupportsMonic對您的提示表示感謝。
“如果的確如此，我們可以一直使用汽車發動機進入非離子層。”如果您可以找到一種增壓器/渦輪增壓器，可以將電離層中的極低壓空氣充分壓縮到接近海平面的壓力，那麼發動機就會運轉在那裡罰款。還有其他挑戰（如果曲軸箱處於電離層大氣壓力下，冷卻將很困難，機油可能會沸騰，等等。），但是沒有理由您不能在它們周圍進行工程設計。問題是壓縮高空大氣可能需要消耗更多或更多的能量，然後您才能通過引擎提取能量。
看看[P51野馬]（https://en.wikipedia.org/wiki/Packard_V-1650_Merlin）或[Supermarine Spitfire]（https://en.wikipedia.org/wiki/Supermarine_Spitfire_variants:_specifications,_performance_and_armament# The_Rolls-Royce_Merlin_and_Griffon_engines）。您會注意到，這些不僅是第二次世界大戰中速度最快的活塞動力飛機，而且它們也很容易增壓，因為_因為它們的FL410（P51）和FL344-FL392（噴火）的服務上限幾乎沒有氧氣。 （鏈接到其增壓發動機。）
在美國（可能在世界範圍內）使用的絕大多數輕型，通用航空飛機發動機是活塞發動機，並且大多數都是增壓的，因此它們可以在高空保持性能。
Weather Vane
2020-06-20 02:05:58 UTC
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OP的問題指出：

應該得出的結論是，渦輪增壓與從進氣口中抽出的空氣具有同等的效率。

您不能將壓力降低到小於0 psi。因此，您可以獲得的最大“吸力”為 1 bar 。

高性能發動機的增壓壓力可以為 2至3 bar 。但是從排氣方面進行工作無法實現這一目標。可能發生的最好事情是更好的清理。

+1這是正確的答案。
@DavidSupportsMonica壓縮進氣口會向氣缸內註入更多的空氣和燃料，而對排氣口進行真空處理這一事實，是否更重要？直覺說應該
@user253751我想您是在用不同的詞說明同一件事。
@DavidSupportsMonica 1巴進氣增強與-1巴排氣增強是否同樣有效？
@user253751否，因為該建議不會影響進氣側的氣壓，但是其他答案已經解決了這一問題。
@DavidSupportsMonica這不是“完全正確”的答案。吸力式渦輪增壓器是一個額外的限制，但不是這種設備根本沒有意義的原因。
@leftaroundabout我不同意。在我看來，這是一個單一的限制，其重要性不堪重負，以至於用真空吸塵器排氣...原諒我...吸。
好吧，如果這是正確的答案，那麼我的後續行動將是“為什麼不同時使用這兩者”？
您將從何處獲得動力來驅動“吸”式渦輪增壓器？普通渦輪利用排氣渦輪中的焓變化來驅動它。像增壓器一樣從曲軸驅動它-然後由於壓差受到限制，最終得到的油分更少。
@Michael的一個很大區別是，隨著更多的空氣+更多的燃料燃燒，進氣口額外增加1psi的空氣會導致燃燒室的空氣多於1psi。我的意思是，發動機不依靠進氣壓力運轉，而是依靠燃燒產生的壓力運轉。
leftaroundabout
2020-06-20 05:44:35 UTC
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IMO這不是一個愚蠢的主意，但是由於多種原因，它實際上沒有任何意義。

  1. 自然吸氣式奧託或柴油發動機本身甚至不會使汽油膨脹到大氣壓。當打開排氣門時，在排氣沖程本身開始之前，會有超壓逸出，從而浪費了能量。 （這是阿特金森循環更有效率的具體原因：首先通過使氣缸中的空氣較少來降低該點的壓力。）因此，渦輪的背壓實際上是合理的-儘管在排氣沖程中，活塞需要做一些額外的工作才能將已燃氣體排出汽缸，但在這種情況下，能量損失很大。
    （使用非渦輪增壓器–“壓縮機” –您不會獲得這種好處。）
  2. 為了提高效率，您還希望獲得更高的效率。總壓縮比（因為這會提高最大的卡諾效率[a]）。因此，如果渦輪被用來降低發動機中的壓力會適得其反。相反，渦輪增壓是增加壓縮比的非常實用的方法。
  3. 增壓器只是將更多的空氣放到發動機中。相應地，您還可以添加更多的燃料，從而在相同排量下獲得更高的功率。但是空氣量不能在排氣後改變，它需要通過在進氣中泵入額外的空氣來完成–當然，這確實是
    4. ol>

    因此，總而言之，渦輪增壓器既提高了功率，又提高了效率。
    您建議的抽油煙機將降低效率，排氣沖程中的吸力僅提供微不足道的額外動力，而真空則需要單獨的動力源。能源不是免費的。

不管是否有渦輪增壓，（掃掠容積+間隙容積）/間隙容積都不會改變。
@SolarMike當然不會，如果有渦輪增壓器，那為什麼會改變呢？為什麼要在這裡提出？
因為在您的觀點2中，您說渦輪增壓增加了壓縮比...
@SolarMike是的。壓縮比包括在發動機自身壓縮之上的渦輪增壓。
GdD
2020-06-19 21:22:03 UTC
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從進氣口到排氣口沒有直接的路徑，至少始終關閉一組氣門。排氣門打開，活塞將排氣從氣缸中推出，然後排氣門關閉，進氣門打開以允許新鮮的燃油-空氣混合。排氣上的低壓可能會更快地將排氣拉出，但最終不要一點一點地增加氣缸壓力，這是渦輪增壓器或增壓器的作用。增加排氣流量並不是一件壞事，您可能會從中獲得一些好處，但不如壓縮進氣量那麼大。

在許多發動機上，當排氣門仍處於打開狀態而進氣門處於打開狀態以幫助將最後一種燃燒氣體排出燃燒室時，就會發生重疊-這被稱為掃氣良好，至少在我們進行氣門正時時和燃燒理論...
這裡要補充的一件事是，發動機充滿汽缸中充滿新鮮空氣的能力受到進氣側的限制-無論是通過氣門還是通過進氣閥-而不是排氣。如果每當氣缸排氣時要抽出全真空，則限制仍然是進氣口可流動的量。這可能會略微改善進氣沖程，但即使在最佳情況下，您也無法達到大氣壓以上。這種填充氣缸的能力是發動機的容積效率。
最後，一台NA發動機可以在這裡獲得很高的百分比（例如90年代中期），但是唯一達到100％或更高水平的發動機是強制進氣發動機。
@Techlord您正在尋找的術語是容積效率。
@Techlord-實際上，NASCAR發動機可以超過100％VE（我被告知它們在105-108％VE附近），它們是自然吸氣發動機。
@Paulster2-有趣。怎麼做？我似乎找不到任何提及NASCAR VE的內容。
那可能僅僅是因為它們運行很快並且空氣在進氣口中堆積了嗎？
Fred_dot_u在回答@Techlord,時提到了這一點，我沒有發現重複的意義。我想在回答中涵蓋另一個方面。不過，我對這個答案並不完全滿意，因此如果有時間，我可能會再三破解。
@GdD可能有個更好的地方發表我的評論，但是我並沒有試圖啟發你，我只是想增加對話內容。無論如何，我認為您的回答非常好。我意識到Fred_dot_u在我之前說了非常相似的話，但是我嘗試採取稍微不同的方法和解釋。
Brian Drummond
2020-06-20 17:43:09 UTC
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由於該問題未指定任何類型的發動機...

有趣的是，有一些發動機在排氣口產生真空。

它們是蒸汽發動機，因此，只需在冷凝器中添加冷水即可創建真空，而不會浪費功率（*）來創建真空。這樣將從蒸汽中提取的能量降低到大約30C，而不是大氣壓下的100C沸點。

（*）好，只需少量的功率即可將冷凝水抽出。但這很關鍵：如果您必須通過泵送蒸汽或廢氣來產生真空，那會吃掉好處。

雖然第一個“ Newcomen大氣發動機”以這種方式工作，但效率非常低，因為入口蒸汽處於大氣壓下，然後在汽缸本身中完成沖洗過程。 （這允許使用低壓鍋爐，避免了鍋爐爆炸，在材料改善之前，這種方法更安全）

後來，複合和三膨脹發動機在2個高壓蒸汽中使用了高壓蒸汽，然後隨著壓力的降低，直徑增加了3個氣缸。 這是一種在接近60 rpm的轉速下可產生2,000 hp的功率，低壓缸的工作壓力約為2 psia（略高於大氣壓），直至達到很好的真空度（< 1 psi）。

這將繼續存在於火力發電廠的渦輪系統中。

很棒的補充。關鍵當然是蒸汽機實際上幾乎只排放水蒸氣，並且水的沸點高於環境溫度。這樣，冷凝器實際上會釋放更多的能量，同時產生真空（在現代發電站中，以提供區域供熱）。 —汽車尾氣中也含有水蒸氣，但與太多的CO 2和N 2混合後，冷凝水無法使用。
-1
supercat
2020-06-20 17:49:01 UTC
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向發動機中泵送空氣需要做功，但是每抽進燃燒前空氣中所用的焦耳，將使下游產生的功增加不止一個焦耳。有效功率增加是增加的輸入功與輸出的功之間的差異。

如果要抽出廢氣，則可以減少工作量。由發動機的非增壓器部分完成，但減少量將小於增壓器完成的額外工作量。如果有人使用由自由能驅動的高速部分真空鼓風機，而有人只能將其放置在有限的地方，則將其放在發動機的排氣口上會讓一個人收穫一些自由能作為有用的工作，但是如果增壓器將由電力驅動，將電力簡單地饋送到通過驅動軸直接輔助發動機的電動機中會更加有效。

Dov
2020-06-21 17:29:27 UTC
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查看此問題的一種非常簡單的方法是可以抽取多少。您只能將壓力降低到零。您可以增加壓力，只要材料可以承受。用泵將水推上山只會將其抽真空約4英尺，甚至不算水沸騰的問題，但通過在底部壓縮，水可以根據需要提高。

相同這裡的東西。由於發動機中存在壓力，這可能會更複雜，但是提高壓縮比的最佳方法是從更大的壓力開始，因為您不能低於零。

Kaz
2020-06-21 21:50:11 UTC
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首先，真空具有局限性：一旦創建完美的真空，就無法再產生進一步的壓降。相反，產生壓力實際上沒有上限。例如，相對於常規大氣壓，我們可以產生的最佳真空約為-15 PSI。到那時，我們已經從容器中吸走了所有的空氣。無法獲得更大的壓力差。如果我們壓縮空氣，我們可以達到更大的壓力，而這僅受設備故障的限制。

第二，增壓的目的是將更多的燃料-空氣混合物帶入燃燒室：提高那裡的壓力。如果我們是吮吸而不是推擠，那不可能發生。您不能通過從容器中抽出氣體來對容器加壓。充其量您只會將其減壓。即使打開另一個閥，也只有足夠的氣體會進入內部以替換被吸出的氣體。

最後，除了在排氣循環期間主動將排氣從燃燒室中抽出永遠是沒有意義的。 。在壓縮衝程期間，排氣門關閉。如果在壓縮衝程中排氣門打開，則該衝程將變成排氣沖程：未燃燒的燃料-空氣混合物將直接通過燃燒室，然後被排放到排氣歧管中。

ArmchairPhysicist
2020-06-22 03:06:59 UTC
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內燃機的動力是由氣缸/燃燒室和曲軸箱之間的壓力差產生的。氣缸中較高的壓力導致燃燒室靠著活塞膨脹，活塞從燃燒室移向曲軸箱。活塞/曲軸箱將該線性運動轉換為旋轉。通過允許汽油和氧氣之間發生化學反應來增加燃燒室中的壓力。在反應之前，您需要將氫鍵合到緊湊的碳上。反應後，汽油中的氫和碳現在分別與氧結合。生成的化學物質為水和二氧化碳（大部分為二氧化碳）。與原始氧氣O2和汽油C5H12相比，水和二氧化碳佔據的空間更大，結果分子中存儲的能量更少。因此，通過使更多的O2分子與更多的C5H12分子反應，可以增加壓力，從而提高功率。將更多的汽油噴入燃燒室很容易，但是在某一時刻，沒有更多的氧氣與該汽油發生反應，最終您浪費了汽油，不再需要任何動力。為了獲得更多的動力，您需要在燃燒室內提供更多的氧氣，並通過使用增壓器或渦輪增壓器迫使其中的空氣更多來達到目的。因此，重點是在反應室內有更多的化學反應物，而不是為了壓力本身而增加壓力。



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