為什麼柴油機幾乎不用機增?

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問題裡說的機增就是“機械增壓”。最主要的原因是柴油發動機採用壓燃的方式,因而排出的廢氣壓力大,氣量也大,就很容易驅動渦輪葉片,就可以很容易達到很高的增壓值,增強發動機動力。而“機械增壓”不但用不到柴油機排出的廢氣,而且還需要發動機曲軸帶動工作,會消耗發動機一定能量。所以,“機械增壓”的工作原理並不符合柴油發動機的特性,事半功倍的“渦輪增壓”被廣泛的運用在柴油發動機上。

首先我們簡單的來了解下,渦輪增壓和機械增壓兩種不同增壓方式的工作原理。

渦輪增壓:渦輪增壓器主要由泵輪和渦輪組成,由一根轉子軸相連,發動機排出的廢氣驅動泵輪,泵輪帶動渦輪旋轉,渦輪轉動後給進氣系統增壓。

機械增壓:機械增壓器結構最大的特點就是需要連接發動機曲軸,發動機帶動其工作。所以“機械增壓”會消耗發動機的一部分能量,發動機轉速越高“機械增壓”消耗的能量越多,這就導致機械增壓發動機在高轉速時效率會下降。

“機械增壓”的好處在於,只要發動機有個很低的轉速,就可以驅動增壓器工作;而“渦輪增壓”需要發動機比較高的轉速,渦輪才能被足夠多的廢氣推動,開始工作。這樣,使用“機械增壓”的車輛,動力響應更快發力更早,沒有遲滯。

所以機械增壓發動機主要應用在要求動力響應快,加速平順,注重駕駛感受的汽油乘用車上,汽油機壓縮比不高,排氣壓力小,所以機械增壓的優勢可以體現出來。高壓縮比,排氣壓力大的柴油車更適合用“渦輪增壓”。

需要進氣壓力越高,機械增壓消耗的動力就越多,導致和同等功率的渦輪增壓柴油機相比油耗會高很多,所以非常注重燃油經濟性的柴油車幾乎不用機械增壓。


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因為對於柴油機來說,渦輪增壓要比機械增壓更合適:

1.機械增壓畢竟是由發動機帶動運轉的,所以它會消耗發動機的能量,增加油耗。

2.機械增壓的優勢在於能夠在汽車剛起步時就有很好的動力響應,而渦輪增壓則需要達到一定的轉速才行。那為什麼很少柴油機用機械增壓呢?主要是柴油機相比汽油機來說,它的壓縮比很高,發動機排出的廢氣壓力也很高,這樣渦輪就能達到很高的氣壓值,在中高速的爆發效果比機械增壓要好。況且搭載柴油機的汽車一般都是重型車,機械增壓起步的優勢在如此龐大的車重面前還是有點乏力。





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強制進氣也就是增壓系統在發動機上的大量應用是整個汽車界的一大進步,其對於重型柴油機的意義更是重要,提升了功率最重要的是降低了重型柴油機的高油耗,並且讓車輛更早的進入到寬泛的最大扭矩平臺。


簡單的說就是能讓發動機在更大的轉速範圍內使出最大的力氣,而自然吸氣柴油機最大扭矩的爆發點轉速要比增壓柴油機高很多。


而且只有在那這個點才能輸出最大扭矩,沒有增壓車的扭矩平臺,也就是說自然吸氣發動機不能在一段轉速內都輸出最大扭矩。

增壓柴油機的出色技術性能,最主要就得益於增壓器的加入,增壓器有兩種類型,機械增壓器和渦輪增壓器。


無論汽油機還是柴油機,渦輪增壓都是應用最廣泛的,關於其原理和結構有很多文章和視頻都有說明,所以本文主要介紹一下機械增壓的特點,還有為什麼柴油機上幾乎不採用機械增壓。


結構

先簡單說一下結構,機械增壓這個大類裡主要有三種結構,魯式、離心式、雙螺桿式。


魯式和雙螺桿式結構相似都是兩顆壓氣機轉子相齧合共同旋轉吸進空氣,雙螺桿式是魯式的改進行吸氣效率更高且更連續,但總體結構差距不大。


離心式機械增壓結構則更接近渦輪增壓器,它就是渦輪增壓器的葉輪側結構,不過渦輪側變味由皮帶了解曲軸帶動而不是發動機廢氣帶動。


特性

機械增壓結構最大的特點就是需要連接發動機曲軸,發動機帶動其工作,所以機械增壓會消耗發動機的一部分能量,發動機轉速越高機械增壓器消耗的能量越多,這就導致機械增壓發動機在高轉速時效率會下降,但是直接從曲軸獲取動力也有它的好處。

一就是隻要發動機達到一個很低的轉速機械增壓器就可以開始工作提供正壓(正壓就是增壓器吸入空氣速度大於自然進氣,負壓就是葉輪吸入空氣的速度沒有發動機自然進氣的速度快)。

而渦輪增壓器需要達到一個比較高的轉速,渦輪才能被廢氣推動的足夠快產生正壓開始工作,所以機械增壓柴油機的動力響應更快發力更早,沒有遲滯,其駕駛感受更接近更大排量的自然吸氣引擎。


其二就是工作溫度低,運行環境比較好。機械增壓不需要廢氣推動也就避免了高溫廢氣對增壓器本體的影響,工作環境溫度低潤滑難度也小同時維護也更簡單。

最主要的就是降低了對進氣溫度的影響這樣中冷器的體積就可以適當減小,同時機械增壓發動機還沒有渦輪增壓發動機複雜的渦輪廢氣管路,這樣就使得發動機整體更緊湊一些。


那麼為什麼卡車不使用機械增壓呢?

最主要就是因為柴油機採用壓燃,需要很高的壓縮比,排出的廢氣壓力很高,這樣渦輪增壓很容易就可以達到很高的增壓值且不消耗動力。而機械增壓是很難達到高增壓值的,前面提到的機械增壓會消耗一部分發動機動力就是一大問題。

需要進氣壓力越高,機械增壓消耗的動力就越多,導致和同等功率的渦輪增壓柴油機相比油耗會高很多,所以非常注重燃油經濟性的柴油卡車不採用機械增壓。

再者,機械增壓動力響應無遲滯的優點對於卡車來說也不太重要,卡車的大自重削減了這種優勢。


現在機械增壓發動機主要應用在要求動力響應注重駕駛感受的汽油乘用車上,汽油機沒有很高的壓縮比,排氣壓力較小,所以機械增壓的優勢可以體現出來。


不過現在渦輪增壓技術提升迅速,機械增壓響應迅速、動力輸出平順的優勢已經越來越小,而渦輪增壓省油、中高轉速爆發力更強的優勢是機械增壓所沒有的。


目前乘用車領域機械增壓也是絕對的小眾,只有路虎攬勝、捷豹F-TYPE、英菲尼迪QX60等很少數的車型還採用機械增壓汽油機,和渦輪增壓的快速發展不同機械增壓已經逐漸走向沒落。


特性不適合柴油機的機械增壓器在商用車領域更難有發展,渦輪增壓和柴油機特性的完美契合,註定渦輪才是柴油機更好的搭檔。


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最主要的原因是柴油發動機採用壓燃的方式,因而排出的廢氣壓力大,氣謹也大,就很容易驅動渦輪葉片,就可以很容易達到很高的增壓值,增強發動機動力。而“機械增壓”不但用不到柴油機排出的廢氣,而且還需要發動機曲軸帶動工作,會消耗發動機-定能量。所以,“機械增壓”的工作原理並不符合柴油發動機的特性,事半功倍的“渦輪增壓”被廣泛的運用在柴油發動機上。

首先我們簡單的來了解下,渦輪增壓和機械增壓兩種不同增壓方式的工作原理。

渦輪增壓:渦輪增壓器主要由泵輪和渦輪組成,由-根轉子 軸相連,發動機排出的廢氣驅動泵輪,泵輪帶動渦輪旋轉,渦輪轉動後給進氣系統增壓。

 機械增壓:機械增壓器結構最大的特點就是需要連接發動機曲軸,發動機帶動其工作。所以“機械增壓”會消耗發動機的一部分能量,發動機轉速越高 “機械增壓” 消耗的能量越多,這就導致機械增壓發動機在高轉速時效率會下降。

“機械增壓”的好處在於,只要發動機有個很低的轉速,就可以驅動增壓器工作;而“渦輪增壓”需要發動機比較高的轉速,渦輪才能被足夠多的廢氣推動,開始工作。這樣,使用“機械增壓”的車輛,動力響應更快發力更早,沒有遲滯。

所以機械增壓發動機主要應用在要求動力響應快,加速平順,注重駕駛感受的汽油乘用車上,汽油機壓縮比不高,排氣壓力小,所以機械增壓的優勢可以體現出來。壓縮比,排氣壓力大的柴油車更適合用“渦輪增壓”。

需要進氣壓力越高,機械增壓消耗的動力就越多,導致和同等功率的渦輪增壓柴油機相比油耗會高很多,所以非常注重燃油經濟性的柴油車幾乎不用機械增壓。


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機械增壓:優點介入早打燃火就開始工作,缺點是需要消耗發動機動能。渦輪增壓:優點利用廢氣推動渦輪不消耗發動機動能,缺點介入晚有遲滯需要轉速達到2K轉才開始工作。柴油發動機做工為壓燃試,排氣壓力大可以提前推動渦輪故柴油車都是用渦輪增壓,提升了動力又經濟實惠



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渦輪增壓的優點是顯而易見的,它可在不增加發動機排量的基礎上,大幅度提高功率和扭矩。一臺發動機裝上渦輪增壓器後,其輸出的最大功率與未裝增壓器的相比,可增加大約40%甚至更多。這意味著一臺尺寸和重量相同的發動機經增壓後可以產生較多的功率,或者說,一臺小排量的發動機經增壓後,可以產生較大排量發動機相同的功率。另外,發動機在採用了增壓技術後,還能提高燃油經濟性和降低尾氣排放。

汽油機採用渦輪增壓技術有一定難度。

凡事有利就有弊,渦輪增壓也不例外。發動機在採用廢氣渦輪增壓技術後,工作中產生的最高爆發壓力和平均溫度將大幅度提高,從而使發動機的機械性能、潤滑性能都會受到影響。

為了保證增壓發動機在較高的機械負荷和熱負荷條件下,能可靠耐久地工作,必須在發動機主要熱力參數的選取、結構設計、材料、工藝等方面作必要的改變,而不是簡單地在發動機上裝一個增壓器就行了。由於這個改變過程在實行中難度頗大,而且還要考慮增壓器與發動機的匹配問題,因此在一定程度上也限制了廢氣渦輪增壓技術在發動機上的應用。

相對來說,廢氣渦輪增壓器與柴油機配合運行時,渦輪機允許工作的範圍較廣,高效率範圍也較寬,在配合運行中產生的問題較少,所以廢氣渦輪增壓技術在柴油機應用的比較多。而對於汽油機在增壓後,提高了缸內混合氣壓縮和燃燒氣體的溫度和壓力,提高了燃燒室受熱零件的熱負荷,很容易產生爆震。這也就是至今為止,增壓技術在汽油機上得不到廣泛應用

奧迪A6 1.8T的發動機在其動力輸出上就充分體現了廢氣渦輪增壓技術的優勢。由其功率——扭矩曲線圖可以看出,隨著發動機轉速的提高,其功率逐漸增大,在5700轉/分鐘時達到最大值110千瓦。這與未裝增壓器的1.8升發動機相比,最大功率提高了大約20%。觀察其扭矩變化,在低轉速時(1750轉/分鐘以下)發動機具有良好的扭矩特性。在1750轉/分鐘時,發動機輸出最大扭矩210 N.m,並在1750~5700轉/分鐘之間一直保持這個最大扭矩,這一點與未裝增壓器的發動機有所不同。與奧迪A6 1.8相比,安裝增壓器後,其最大扭矩增加了25%。

奧迪A6 2.4的發動機排量比1.8T的要大許多,而其最大功率和最大扭矩卻相差不多。但是從曲線圖中不難看出,在低轉速時,1.8T的扭矩和功率要比2.4的小。這是因為渦輪增壓在中、高轉速時作用更明顯。因此表現為,奧迪A6 1.8T的起步就要比2.4略慢,若匹配自動變速器,這點更為明顯。不過,當發動機轉速較大時,渦輪增壓憑藉其寬廣的“扭矩高原”,優勢便會突出。但僅以發動機來論,1.8T滿足車輛一般性需要,已是綽綽有餘了。


小薛123112233


柴油發動機增壓才多呢 你這個問題有瑕疵


6840345669693


根據這個問題,我分析主要的原因,我國家庭用車最多都是汽油車,一般家庭用車選擇省油,美觀,噪音小的,開著舒服的,汽油車是最佳首選。而柴油車大都用在貨車上面,畢竟還是很少的,我國的柴油車技術也過關,可以滿足一切車輛,主要一點需求少,所以不會在柴油機方面投入太多的資金和時間去研究它


萬盛汽修小輝


因為是農用機後機動,對廣西也是很大助力,玉林柴油機,有力耐用,上山拉木頭為一選擇。


高普雄


您好很高興能回答您的問題

機械增壓是通過機械部件將增壓器與發動機連接的,動過發動機運轉帶動。

汽油機工作轉速高,能夠將增壓器帶入合適的工作轉速從而達到增壓效果。

而柴油機運轉速度較低,用機械增壓效果不好,所以都是用廢氣渦輪增壓的。

希望我的回答能幫助到您


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