涡轮喷气发动机的诞生

核心提示二战以前,活塞发动机与螺旋桨的组合已经取得了极大的成就,使得人类获得了挑战天空的能力。但到了三十年代末,航空技术的发展使得这一组合达到了极限。螺旋桨在飞行速度达到800千米/小时的时候,桨尖部分实际上已接近了音速,跨音速流场使得螺旋桨的效率

二战以前,活塞发动机与螺旋桨的组合已经取得了极大的成就,使得人类获得了挑战天空的能力。但到了三十年代末,航空技术的发展使得这一组合达到了极限。螺旋桨在飞行速度达到800千米/小时的时候,桨尖部分实际上已接近了音速,跨音速流场使得螺旋桨的效率急剧下降,推力不增反减。螺旋桨的迎风面积大,阻力也大,极大阻碍了飞行速度的提高。同时随着飞行高度提高,大气稀薄,活塞式发动机的功率也会减小。

这促生了全新的喷气发动机推进体系。喷气发动机吸入大量的空气,燃烧后高速喷出,对发动机产生反作用力,推动飞机向前飞行。

    早在1913年,法国工程师雷恩"洛兰就提出了冲压喷气发动机的设计,并获得专利。但当时没有相应的助推手段和相应材料,喷气推进只是一个空想。1930年,英国人弗兰克"惠特尔获得了燃气涡轮发动机专利,这是第一个具有实用性的喷气发动机设计。11年后他设计的发动机首次飞行,从而成为了涡轮喷气发动机的鼻祖。

涡轮增压的发明者是谁?

谈到涡轮增压相信很多人都是耳熟能详的,正因为这样一个先进的技术引进,改写了汽车排量决定功率的历史。一般来说,汽车引擎的排量和功率是成正比的,要提高发动机的输出功率,最直接的方法就是提高发动机的排量。但排量提高的同时,发动机制造的精密程度、重量、能耗也被无限量增大,其缺点也是显而易见的。为了化解这一矛盾,那些富有钻研精神的汽车工程师们创新式的使用了发动机增压技术,它使汽车引擎获得额外的大功率动力输出成为了可能。下面我们就具体来看看涡轮增压的历史和使用。说到涡轮增压技术,它已经有100多年历史了。在1905年Alfred Buchi博士就申请了第一款涡轮增压器的专利动力驱动的轴向增压器。 世界上第一台废气驱动的增压器问世于1912年,而涡轮增压器的规模化生产出现在二战时期,由美国首先将其运用在军用飞机上。Saab则是第一家把涡轮增压器应用到汽车产品上的汽车制造商。 到了1961年,小轿车开始试探性地安装增压器,但因为瞬间产生的巨大压力和热量,使安装后效果并不理想。而来自于北欧瑞典的Saab萨博公司则是第一家把涡轮增压器应用到汽车产品上的汽车制造商,1977年问世的Saab萨博99汽车,使汽车发动机在应用涡轮增压技术上,真正开始走向成熟,它的到来同时宣告了汽车产业一个新时代的诞生。涡轮增压技术改写了排量大小决定功率的传统概念。 汽车发动机是靠燃料在发动机汽缸内燃烧作功而对外输出功率。在发动机排量一定的情况下,要提高输出功率,最有效的方法就是提供更多燃料燃烧,但传统发动机进气系统却难以提供充足的空气。涡轮增压是一种提高发动机的进气能力的技术,它采用专门的压气机将气体预先压缩再输入汽缸,这样,气体的质量将大大增加。一台发动机装上涡轮增压器后,其最大功率可提高大约40%。 世界上首个新型带涡轮增压的直喷汽油发动机现已问世。这款20l FSI发动机适用于大众集团生产制造的诸多车型:如 A3、 A4、 A6 和高尔夫 GTI等等。曼胡默尔公司有幸参与到大众集团的这个FSI开发项目中,为开发新型发动机做出了重要贡献。曼胡默尔不仅为奥迪发动机生产部提供了进气模块,还提供了机油模块和用于曲轴箱通风的二段式压力调节阀。 20l FSI发动机被来自26个国家的56个记者评为今年最有影响力的发动机(Engine of the Year)。此新型带涡轮增压的直喷发动机在发动机直喷的过程中(燃料分层喷射,Fuel Stratified Injection / FSI),燃油在高压下通过喷嘴直接射入燃烧室,与可选择的空气循环一样,FSI也有助于实现最理想的空燃比。结合涡轮增压,FSI拥有性能高和油耗低的特点。一系列数据显示,直喷发动机加强了奥迪车的运动性能。采用该发动机的奥迪各类轿车的马力在70-200匹之间。当每分钟转速在5,100 到6,000转之间时,VW GTI车从该发动机获得的马力为200匹。当每分钟转速在1,800 to 5,000转之间、在相当宽泛的一个速度范围内, 最大扭矩可达 280牛顿/米。它还能使时速在七秒内从0公里/小时加速到100公里/小时。有的车型的最高时速甚至可以达到 240 公里/小时。尽管时速如此之快,而其额外增加的百公里平均油耗仅在77升左右。 曼胡默尔为此款新型发动机提供了技术复杂的进气歧管系统。它不仅整合了进气歧管,还引入了活性碳过滤系统、汽油喷射和节气门。在燃烧室内,它还为可选择的空气循环系统提供一个优化气流的下降活塞。有一个电驱动的杠杆系统有效控制每个汽缸内的每个旋涡,风门被铸在钢轴喷射器上,用于控制燃烧室内的气流,确保空燃比达到最佳状态。整个开发小组在设计这个系统时,需正确选用32种零件。而技术人员从开发到量产,总共才用了短短15个月的时间。

涡轮增压器的发明者是谁,比较公认的说法是瑞士工程师比希,他于1905年申报了此项专利。

涡轮增压发动机是依靠涡轮增压器来加大发动机进气量的一种发动机,涡轮增压器实际上就是一个空气压缩机。它是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气,再送入气缸。

涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量,从而提高发动机的功率和扭矩,让车子更有劲。一台发动机装上涡轮增压器后,其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。

维护保养费用贵不少,并且在城市中大部分时候涡轮增压器是不工作的,因为一般都设定在3500转左右才会启动涡轮增压。而且安了涡轮增压的车动力输出反应滞后,油门踩下去提速会有一个延时,因为废气涡轮增压器需要发动机的废气驱动,当你踩下油门后涡轮增压器并没有马上提高工作效率,要等个两秒以上才会反应过来。

 
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