增压压力与功率增加之间是否存在1:1的关系?


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这个问题让我开始思考:如果您要在发动机上安装涡轮增压器,那么增压压力和可以预期的功率之间是否存在直接的关系?

例如:如果发动机自然吸气量为100 kW,则您安装了涡轮增压器并将其设置为提供最大功率。最大0.5 bar的增压,可以预期最大150 kW。功率(即新功率输出=原始功率*(增压+1))?还是关系更复杂?

假设正确设置发动机以利用涡轮增压器,即喷射器具有足够的容量,并且燃料/空气混合物保持不变。

Answers:


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前言

强迫归纳买什么?

总之,密度

记得:

  • 对于可压缩流体,仅靠压力并不能说明全部情况

    但是压力和温度共同作用。

    古老的物理学谚语“热空气升起,冷空气下沉”就是一个很好的例子。空气在相同压力下但在不同温度下具有不同的密度。

  • 内燃机是容积式设备

    这意味着每当发动机运转并完成一个循环时,进入燃烧室的空气量都是固定的。

  • 功率取决于质量,而不是体积

    发动机产生的动力与进入燃烧室的空气质量成正比,而不是其体积。

    如此密集=每个气缸中更多的空气分子=摩尔功率


因此,比率是1:1吗?

不,因为物理学是这样说的。

是时候使用效率为85%的涡轮增压器突破以往的Evo示例:

  • 在大气条件下(14.7 psi,25°C)

    空气密度= 1.184 kg / m ^ 3

  • 通过22 psi的增压,空气密度增加了一倍:

    涡轮增压条件:36.7 psi,92°C

    空气密度= 2.413 kg / m ^ 3

仅这两个数据点就表明,压力增加2.5倍,密度增加2倍。

因此压力-功率关系不是1:1。


嗯,但是比率可以恒定吗?

同样,答案是否定的。因为物理学是这样说的。

让我们将Evo的升压提高到29.4 psi进行检查。我们将保持相同的涡轮增压器效率(85%):

  • @ 29.4 psi增压(因此出口压力=入口压力的3倍):

    涡轮排放条件= 44.1 psi,155°C

    空气密度= 2.473 kg / m ^ 3

因此,气压3倍变化导致密度变化2.08 。显然不是线性的,特别是考虑到22 psi增强所获得的结果。


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正确的做法是,升高的温度与燃烧效率作斗争(因为燃烧温度过高并试图过早点燃)。
鲍勃·克罗斯

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tl; dr:否,只有在假想的理想实验室条件下才可能达到1:1的比例。

还是关系更复杂?

有点复杂,但是出于完全可以理解的原因。

注意:我特意将中冷器和冰袋放在下面的讨论中。它们与促进讨论密切相关,但应包含在另一个问题下。

假设正确设置发动机以利用涡轮增压器,即喷射器具有足够的容量,并且燃料/空气混合物保持不变。

最重要的缺失假设是一个关键假设:恒温。

让我们一直备份到引擎的核心:燃烧。空气和燃料以大约14:1的比例混合,点燃,膨胀并向外挤压,使化学势能转化为动力学。

但是那个比例到底是多少?它将空气分子与燃料分子进行比较。使这些失衡,燃烧反应不再达到最高效率(注意:我们将再次看到这个词)。

在这种背景下,boost有什么作用?从理论上讲,它是一个分子插入器:您的增压机制正在尝试获取更多的空气分子,发动机将向其中添加更多数量的燃料分子。用增加的化学能燃烧增强的混合物,您会获得更多的动能,对吗?

是的,但没有您想的那么多。您已经遇到了博伊尔定律。甚至。如果您有一个完美的空气分子搜寻器,只需将这些分子强行推入发动机,即可提高其温度。发动机计算机将必须通过添加更多的燃料(作为一种冷却剂),延迟正时等来校正该温度。不处理该温度将导致发动机处于爆震曲线,并最终终止于爆震曲线。灾难性地转变为内燃机(即,重要的部分将会出现)。

情况变得更糟。还记得完美的分子挖掘增强机制吗?不可能。它还具有小于100%的效率系数。它会吸收空气并压缩空气,但是不幸的是,它的升温速度甚至超过了博伊尔定律(效率低于100%)。这与该法的其他条款相抵触:进气的密度将随温度下降:温度更高且分子更少。

信封后部所有这些挥手致意的结果是,如果您真正专注于要多50%的动力,那么您将需要多于50%的空气和多于50%的燃料。

简而言之,100%的效率是理论上的最大值,但是只有在“完美世界”中才能实现。也就是说,小型助推系统比高助推系统更容易接近1:1。


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问题的答案基本上是肯定的。

我不同意以上所述的特征,对于给定的气体体积/质量,在恒定温度下,压力加倍将体积减半,即成反比,即pv =恒定,因此基本上在这种情况下,U可以填充两倍的空气,固定燃料比,然后再增加一倍功率,无论如何,这都是开始的地方,当然,当您使用少于100%的燃料时,您的比率不是恒定的效率和温度不是恒定的,无论如何要从简单的完美世界开始,然后应用特定的应用程序,例如由于金属/橡胶软管步进造成的湍流esp,由于气体压缩产生的热量,中间冷却器,冷侧压力控制BOV /闸门,等等等等,敲定一个dyno可以比无休止的理论花费更多的时间和金钱,效率/优化是大多数机器的游戏,要从有限的资源中获得更多收益,还要进行更多“有用”的工作,谢谢。

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