涡轮增压发动机因何动力强劲?涡轮是什么,增压又是怎么回事?
只要你买过车,或者打算买车,就一定听说过这个词,涡轮增压。
涡轮增压是什么?很多人可能并不知道,但所有人都知道的是涡轮增压很牛,有了涡轮增压,速度就会很快。这种理解大体没错,但也不完全正确。涡轮增压这个听起来又专业又高深的词到底代表了什么意义呢?为什么涡轮增压发动机会比普通发动机拥有更加强劲的动力呢?
要弄清什么是涡轮增压,就必须先要简单了解一下发动机的工作原理。发动机的本质实际上就是一种内燃机,而内燃机顾名思义就是在气缸内部燃烧的机器,它和以蒸汽机为代表的外燃机是相对的。那么内燃机是如何产生动力的呢?这并不是一个难以理解的问题,只要我们对气缸的结构有所认识,答案自然就会出现了。
气缸是一个由两个阀门所连接的一个容器,当两个阀门都闭合时,这个容器就是完全密闭的。
在气缸的底部有一个转轴,转轴通过一根连接杆与活塞相连接,随着转轴的转动,活塞就会做上下运动。在活塞之上,是连接气缸的两个阀门,一个是进气口,另一个则是排气口,同时在这一区域还存在着一个不可或缺的元素,那就是火花塞。可以看出,气缸的结构并不复杂。
当阀门闭合时,气缸是完全密闭的,此时转轴开始转动,活塞随之下行,于是活塞之上的空间变大,气压降低,此时只需要打开进气阀门,气体就会因内外部气压的差距而被吸进气缸了。接下来再次关闭进气阀门,气缸又变成了一个密闭空间,此时转轴继续转动,活塞随之上升,而此时活塞上部已经充满了气体,活塞的上升会导致气体被压缩。
被压缩的气体密度增大、温度升高,此时火花塞只需要轻轻打火,这些高温的油气混合物就会发生爆炸。
在爆炸的推动之下,活塞被推动下行,进而推动曲轴,至此,化学能就被完美转化成为了机械能,最后,只需要将排气阀门打开将爆炸后所产生的废气排出就可以了。
从气缸的结构和工作原理我们可以看出,单凭一个气缸是无法驱动汽车的,因为它的动力是间断的,只有在爆炸发生的时候才会做功,所以要让一辆汽车平稳运行就必须要加装多个气缸,现在家用的汽车最少也有3个气缸,气缸数量越多,不仅汽车行驶会更加平稳,也会获得更多的动力增强。弄懂了气缸的基本结构和发动机的工作原理之后,我们终于可以来说说涡轮增压的问题了。
明白了气缸的结构和工作原理之后,涡轮增压就变得很容易理解了。
气缸所产生的动力源于气缸内部的可控爆炸,很显然,爆炸越强烈,动力也就越充足,那么爆炸怎样才能更加强烈呢?那就是增加进气口的气体吸入量,而涡轮增压装置的本质就是这样一种辅助进气装置,而驱动这个装置的就是气缸内部爆炸所产生的废气。
涡轮装置本身是一种类似于哑铃结构的装置,由一根杆所连接,在杆的两头分别装有一个涡轮。两头的涡轮分属于两个不同的管道,一个是排气管,一个是进气管。当排气管的气体排出时,气体会推动涡轮旋转,排气管的涡轮转动会通过连接杆带动进气管的涡轮转动,于是进气管的涡轮会推动空气加速进入气缸,这样气缸的进气过程就不再是单纯的利用气压差吸气了,进气量也大大增加了。
气缸的进气量增加会导致爆炸变得更为剧烈,动力自然也就更加充足了,涡轮增压听起来专业又高深,实际原理却是非常简单的。
很多人可能并不知道,涡轮增压最早并不是为汽车而发明的。除了地上跑的汽车以外,在天上飞的飞机同样需要发动机,那么在天上飞和在地下跑有什么不同呢?最大的不同就是高空中空气相对稀薄,发动机气缸利用气压差所能够吸入的气体量是比较有限的,这就会直接导致飞机的发动机动力不足,那么怎么办呢?
于是人们就发明了一种能够辅助发动机进气的装置,这个装置就是涡轮增压系统,也正是因为有了涡轮增压系统,飞机才可以翱翔于蓝天。后来这套系统逐渐被应用于汽车之上,于是动力更加强劲的汽车便出现了。