題:
為什麼渦輪複合發動機沒有得到更廣泛的使用?
Brinn Belyea
2015-03-02 05:00:33 UTC
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渦輪複合發動機發動機通過利用其為連接至驅動軸的渦輪機提供動力來提取一些廢氣。為什麼這些引擎沒有得到更廣泛的使用?

比什麼更廣泛使用?在什麼情況下,針對什麼應用?
很少有往復式內燃發動機。大多數不是。
渦輪複合發動機的主要用途似乎是在航空領域。渦輪螺旋槳飛機取代了它們。
它們在地面車輛或輪船上有用嗎?
渦輪複合技術的成本和復雜性不利於在地面車輛中使用該系統。一些地面車輛從廢氣中吸收能量來驅動渦輪增壓器。在由大型柴油機提供動力的船舶中,通常會對主機進行渦輪增壓以增加輸出功率,並且通常會將廢熱引導至小型鍋爐,以為各種應用提供蒸汽。
六 答案:
Adam Davis
2015-03-04 01:36:29 UTC
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原因很多,但主要原因是成本增加和可靠性降低。他們產生的動力還增加了排氣管路中的背壓,從而降低了發動機效率。

因此,在設計引擎時,您有幾種選擇。例如,您可以提高發動機效率,或從排氣管中消耗能量。例如,如果採用可變氣門正時,則可以提取更多的排氣能量,然後將其放到曲軸中,而無需渦輪增壓。如果您改為添加渦輪增壓器,則可以添加另一組齒輪,更多的運動部件,佔用更多的空間並增加重量。氣門正時,但這是否抵消了額外的成本,重量和可靠性?

因此,除非有理由,否則大多數發動機製造商不會採用渦輪增壓。

例如,某些比賽對汽缸數和汽缸體積有限制,而賽車手更關心的是額外的0.1%效率,而不是可靠性,因為他們有一組機械師在車輛。

對於標準的消費類汽車而言,在性能/成本/重量方面的權衡可以更有效地應用於發動機的其他地方,這沒有多大意義。

Eric Magnuson
2019-01-18 21:23:44 UTC
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有許多因素限制了Turbo-Compounds的廣泛採用,而這一切都取決於它們的實際工作方式以及在哪裡獲得最大收益。在1940年代,NACA對該概念進行的早期研究中,他們確定最關鍵的因素是排氣出口壓力(Pe)與進氣歧管絕對壓力(MAP,或Pm)之比,因為這決定了有效平均排氣噴射速度Ve (eff),可用於渦輪功率恢復階段。這意味著Turbo-Compound在低比率值(低Pe,高Pm)下具有最大的優勢,使其非常適用於MAP極高或Pe極低的情況。除其他排氣回收級(例如隨後的渦輪增壓器)外,渦輪複合渦輪機所經歷的Pe(功率回收渦輪機)通常與靜態大氣壓(Pa)相同。這意味著它們在低Pa的高空運行的飛機上很有意義,從而自然降低了Pe:Pm比,從而增加了Ve(eff)和可用於動力回收渦輪的功率。

考慮到這一點,Turbo-Compound在大多數道路應用中的有限功效應該是顯而易見的。由於汽車通常在海平面壓力或接近海平面壓力的條件下運行,因此它們具有較高的Pe,這會增加Pm:Pe比的值並減少渦輪機可能產生的恢復量。為了使汽車從Turbo-Compound中獲得更多的邊際收益,它需要在MAP不斷提高的情況下運行,並且在這一點上相當重要。這意味著它首先必須使用強制進氣(增壓器或渦輪增壓器),其次,鼓風機在正常運行條件下必須保持比Pa高30%或更高的穩定MAP。由於大多數公路車幾乎在所有條件下都以部分節氣門操作,這意味著它需要在那些部分節氣門條件下產生正增壓,由於發動機的應變和產生的熱量,這不是很常見的佈置。這就是為什麼只有在壓縮點火發動機Diesels上才能看到它的原因,該發動機在有限的設定RPM範圍內運行的絕大多數時間中,其速度會產生足夠的氣流以進行有效的冷卻(增壓空氣和冷卻劑)。正如其他人指出的那樣,它們在理論上也可以用於賽車,尤其是長距離/橢圓形賽車,在這種情況下,汽車以連續RPM和高速運行較長時間。在派克的Peak Hill Climb賽車中,我可以從Turbo-Compounding中看到另一個好處,這是在高海拔地區短,全油門,高增壓衝刺。

所有這些因素:從系統中獲得足夠的收益;增加的成本,重量和復雜性;潛在的可靠性降低;以及其他可用技術;已將傳統的Turbo-Compound降級為“可能會發生”的很大程度上歷史性的好奇。

另一方面,我們看到了這個想法的變化。在當前的F1時代,他們使用類似於Turbo-Compound的東西,將回收的能量存儲為電能,而不是直接施加到曲柄上。法拉利也正在開發一種類似的系統,用於其下一代跑車,但將利用回收的功率來驅動電動增壓器,作為一種非耦合式渦輪增壓器裝置。不管哪種方式,電力回收更多地用於發電,而不是任何東西,然後通過獨立的電動機發電。

phillip
2018-01-25 06:36:42 UTC
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渦輪複合材料目前已被底特律柴油機和沃爾沃用於卡車發動機,但它們適用於發動機恆定轉速/負荷的長距離應用,據說該動力渦輪機可提取高達50馬力的功率進入曲軸,但如前所述,要權衡的是增加的排氣背壓,這意味著活塞必須更用力推動才能排出排氣,因此,在瞬態(發動機上下轉速範圍)運行中,動力渦輪會在穩定狀態下消耗能量表示它可以減少2%到5%的油耗

niels nielsen
2018-01-25 14:01:12 UTC
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我的發言僅限於飛機:

R3350中使用的渦輪複合是用渦輪提取廢氣動能並將其放回曲軸的一種方法。排氣背壓的增加並不是25,000英尺巡航時的設計限制。如今,人們使用排氣能量回收渦輪機來驅動增壓器,而增壓器在3350上被從曲軸上驅除,這使得渦輪增壓的複雜性不及渦輪複合材料。左右,渦輪螺旋槳發動機已經接管了。它們在1500-2000 SHP範圍內比R3350或R4360更加可靠,並且具有更好的功率重量。

因此,渦輪複合技術是介於活塞發動機和渦輪螺旋槳技術之間的橋樑技術。一旦出現了像Allison 501這樣的發動機,就完成了18缸和28缸帶或不帶渦輪複合的氣缸活塞發動機。

Arne Christian Rosenfeldt
2019-02-17 14:46:26 UTC
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現代複合發動機使用電動機將渦輪的速度轉換為輪或螺旋槳的速度。為此,需要現代電子設備。它可以在F1和卡車中使用,並且可以在帶有小型內燃機的混合動力汽車中使用。渦輪機的工作範圍比活塞發動機窄。

我想知道是否有可能使用較小壓縮比的活塞發動機和燃燒室(由催化材料覆蓋,並填充絕緣材料),溫度低到足以還原NOx的水平,但仍然高到足以燃燒煙灰和一氧化碳。這些溫度使催化劑的表面變平(因此稱為前催化),因此在常規的催化劑轉換器中應避免使用。高溫高壓廢氣可用於驅動兩級渦輪機。請注意,該渦輪機殼體的成本要高於用於相對較冷的柴油機排氣裝置的殼體。同樣,第一階段可能需要鎳刀片,只有第二階段可以具有可變的導向平面。室中的氣旋(甚至是過濾器)可能有助於延長室中煙塵顆粒的持續時間。

所有這些都是高級混合動力汽車或卡車的材料。敏捷性是由於超級電容器驅動的電動機。 FADEC使過濾器處在高溫下,以免煙灰堵塞。多餘的能量被倒入電池中。

Joseph Novak
2019-04-26 07:04:08 UTC
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我對此進行了很多閱讀,我們還沒有看到一種渦輪複合形式,而是使用一種小型渦輪發動機,該渦輪發動機能夠在需要穩定扭矩時自行運行。如果與帶有可變氣門正時的往復式發動機配合使用,則氣門可以保持打開狀態。渦輪機發電。在加速狀態下,渦輪可以使用增壓中冷的引氣作為渦輪增壓器。



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