崔世明

摘要：隨著內(nèi)燃機(jī)的廣泛應(yīng)用，關(guān)于內(nèi)燃機(jī)的增壓?jiǎn)栴}也隨之而來，內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械增壓技術(shù)關(guān)乎到內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展，本文簡(jiǎn)單敘述了內(nèi)燃機(jī)工作原理，從科學(xué)角度探究解析機(jī)械增壓技術(shù)的可實(shí)施性和機(jī)械增壓技術(shù)可能對(duì)內(nèi)燃機(jī)本身帶來的影響。結(jié)合最終所探究的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)機(jī)械增壓器所可能存在的漏洞，并提出相應(yīng)的解決措施方案，為未來內(nèi)燃機(jī)機(jī)械增壓技術(shù)的可持續(xù)性發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī);增加技術(shù);應(yīng)用

0 ?引言

機(jī)械增壓技術(shù)對(duì)于完善內(nèi)燃機(jī)性能來說提供較大幫助，機(jī)械增壓技術(shù)使得內(nèi)燃機(jī)工作效率得以提高，輸出功率也大大增加，動(dòng)力性能也得以有效改良。增壓就勢(shì)必會(huì)使得空氣壓縮，較小的體積有助于氣缸中填充更多的空氣，這是有助于節(jié)能環(huán)保和燃料更充分的燃燒，從而提高燃料的利用率，機(jī)械增壓在內(nèi)燃機(jī)的增壓中，應(yīng)用最廣泛，除去機(jī)械增壓外，還有渦輪增壓外援增加以及負(fù)荷增壓。關(guān)于機(jī)械增壓的研究備受關(guān)注，機(jī)械增壓技術(shù)一定程度上關(guān)乎到內(nèi)燃機(jī)未來發(fā)展。

1 ?關(guān)于內(nèi)燃機(jī)機(jī)械增加技術(shù)的工作原理

增壓器即是指連接設(shè)備所帶有的增壓設(shè)備，增壓器的驅(qū)動(dòng)方式具有多樣化，其中機(jī)械增壓具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，簡(jiǎn)單來說，內(nèi)燃機(jī)的增壓技術(shù)即是指壓縮氣缸內(nèi)的空氣，從而使氣體所占空間減小，在一定體積下，通過增加技術(shù)可以儲(chǔ)存更多的氣體，這可以有效提升熱效率，這正是增壓技術(shù)如何提高內(nèi)燃機(jī)性能的關(guān)鍵所在。依據(jù)內(nèi)燃機(jī)的功率公式，分析可知，若想內(nèi)燃機(jī)的功率得以提升，除了增壓外，還有大力提升轉(zhuǎn)速。若是想從轉(zhuǎn)速入手，從而提高其工作效率，難度非常大，眾所周知，關(guān)于內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速，其設(shè)備本身結(jié)構(gòu)占大部分因素，人為無法隨意對(duì)其進(jìn)行提升，轉(zhuǎn)速的極限值也是有內(nèi)燃機(jī)的本身直接決定的，但是關(guān)于壓力更多的原于內(nèi)燃機(jī)機(jī)箱內(nèi)所能夠承受的空氣體積強(qiáng)弱，一個(gè)淺顯的道理，連接腔體內(nèi)所能儲(chǔ)存的氣體越大，那么隨之腔體內(nèi)的壓力也隨之增高，這就間接使得內(nèi)燃機(jī)的工作效率得以提高，輸出功率得以提升，結(jié)合以上分析可知，提高內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速難度趨勢(shì)過大，研究如何增加內(nèi)燃機(jī)腔內(nèi)的壓力實(shí)踐性更高且具有強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2 ?淺析內(nèi)燃機(jī)機(jī)械增壓器

2.1 機(jī)械增壓器

機(jī)械增壓器是指容器式的轉(zhuǎn)子空氣壓縮機(jī)，將小部分機(jī)械的輸出功率舍去，通過不斷壓縮空氣體積的方式，來達(dá)到提升內(nèi)燃機(jī)功率的目的，而轉(zhuǎn)子又可分為二葉、三葉和直葉，通常情況下機(jī)械增壓器都是由同步轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪、主動(dòng)和從動(dòng)轉(zhuǎn)子等組成。其本質(zhì)上是一種強(qiáng)制性質(zhì)的容積置換泵，與渦輪增壓裝置相同，以增加進(jìn)氣系統(tǒng)中空氣壓力和密度的方式，使內(nèi)燃機(jī)循環(huán)中的燃油接觸更多的空氣，從而使得燃燒變得更加充分，提高平均功率和產(chǎn)生的熱能并降低廢氣的排放。

簡(jiǎn)單敘述機(jī)械增壓器的工作流程即可了解機(jī)械增壓原理，由內(nèi)燃機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶輪感受到曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，接下來即是同步齒輪，隨之從動(dòng)轉(zhuǎn)子也隨著同步齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，如此環(huán)環(huán)相扣，將內(nèi)燃機(jī)內(nèi)所儲(chǔ)存的空氣先吸入，隨后，從排氣管道排出，如此循環(huán)往復(fù)就達(dá)到了空氣經(jīng)過內(nèi)燃機(jī)腔體，隨后還能夠?qū)U氣排出機(jī)械。而根據(jù)內(nèi)燃機(jī)工作的基本原理可以知道，如果想要獲得更大的平均輸出功率，只能通過改變通入內(nèi)燃機(jī)腔內(nèi)的氣體體積和壓力來實(shí)現(xiàn)。通入的氣體體積越多，產(chǎn)生的空氣壓力就越大，其燃燒便越充分，產(chǎn)生的熱能就越多，輸出的平均功率就越大。機(jī)械增壓裝置即是通過機(jī)械手段增加內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管通入氣體體積量的裝置。

2.2 機(jī)械增壓器的優(yōu)勢(shì)

首先在功率一定的情況下，內(nèi)燃機(jī)所占的空間比例較小，與其他機(jī)械相比，質(zhì)量不會(huì)過重，如果將增壓器使用在車內(nèi)具有眾多優(yōu)勢(shì)，車用內(nèi)燃機(jī)更具有經(jīng)濟(jì)性實(shí)用性。其次，一旦達(dá)到額定輸出功率，增壓內(nèi)燃機(jī)在摩擦損耗上更為狹小，在機(jī)械小部分呈現(xiàn)負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，增壓內(nèi)燃機(jī)也與最大效率工況更為貼切。除此之外，科學(xué)且合理的設(shè)計(jì)增壓器，有利于使扭矩特性進(jìn)化成為低速高扭矩，這對(duì)于增壓器來說實(shí)用性極高，更為重要的是一旦車輛駛上高海拔地區(qū)會(huì)直接影響內(nèi)燃機(jī)的工作效率，而根據(jù)這一問題，使用機(jī)械增壓技術(shù)都可以很好的解決。

2.3 節(jié)能環(huán)保

根據(jù)有關(guān)研究表明，增壓技術(shù)的實(shí)施可以有效使得廢氣量減少，以增壓汽油機(jī)為例，對(duì)燃燒室進(jìn)行科學(xué)且合理的設(shè)計(jì)，通過科學(xué)技術(shù)手段，達(dá)到在渦輪機(jī)內(nèi)的燃燒時(shí)，HC值所下降的效果，在高強(qiáng)度負(fù)荷情況下，使得氮氧化物有所降低，與增加柴油機(jī)相比，正是由于空氣充足，從而使得排出的廢氣及煙度都有所減少。

2.4 可避免的噪音

經(jīng)過柴油機(jī)增加壓強(qiáng)后，會(huì)直接使得混合氣體，溫度大幅度上漲，這就直接導(dǎo)致著火延遲期提前，整個(gè)燃燒過程變得不再暴力，這無疑有助于直噴式柴油機(jī)，除此之外，換氣器也發(fā)揮著作用，其波動(dòng)有助于噪音的減少。

2.5 提高經(jīng)濟(jì)實(shí)用性

減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失，提高經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，增壓器運(yùn)行過程之中整個(gè)壓力的提升有助于緩解機(jī)械損耗，從而使得高負(fù)荷區(qū)域設(shè)備工作效率得以提升，至于低負(fù)荷區(qū)域，存在進(jìn)氣和排氣的阻力以及換氣時(shí)都會(huì)遭受一定程度的損失，這使得成本升高，但是有關(guān)數(shù)據(jù)表明，在一定功率下，將增壓機(jī)與非增壓機(jī)相比較，增壓機(jī)在排量方面更具優(yōu)勢(shì)，同時(shí)機(jī)械損耗也更為微小，如若排量不發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速下降，那么相應(yīng)的設(shè)備損耗也就減小，機(jī)械的熱效率得以進(jìn)一步提升。

3 ?車用增壓機(jī)所存在的機(jī)械負(fù)荷

如果將增壓技術(shù)應(yīng)用到汽車之中，進(jìn)氣時(shí)的壓力也就是中冷器排出區(qū)域的壓力，進(jìn)氣室壓力的不斷提升，也就要求著最高燃燒壓力也要隨之提升。而通常情況下車用柴油機(jī)使用增壓技術(shù)后，使得燃燒壓力的最高值大幅度上升，這也會(huì)直接影響到柴油機(jī)的負(fù)荷。關(guān)于降低機(jī)器負(fù)荷，主要有以下幾種方式：第一，合理縮小壓縮比，從柴油機(jī)整體工作流程入手，不難得知，通過將壓縮比提升的方式，可以有效使得設(shè)備的熱效率得以提升，但是，站在增加壓強(qiáng)后的設(shè)備角度上，壓縮比的上升會(huì)直接使得燃燒壓力的最高值大幅度提高，經(jīng)過精確緊密科學(xué)的計(jì)算合理分析可知，將壓縮比減小，可以提升效率。如果想通過縮減共有體減小的方式達(dá)到減輕車用增壓機(jī)的機(jī)械負(fù)荷，那么就是必須要關(guān)注具體環(huán)境，具體到排氣溫度是否符合規(guī)格，是否具有一定的富裕度，勢(shì)必要保證切勿使熱負(fù)荷大幅度增加，又可以有效解決機(jī)械負(fù)荷的問題。

4 ?分析機(jī)械增壓器的性能

在影響機(jī)械增壓器的各項(xiàng)性能指標(biāo)的因素中，氣流脈動(dòng)和泄漏是最為突出和重要的，需要更加詳細(xì)的說明和深究。

4.1 關(guān)于機(jī)械增壓器，泄漏氣體

在機(jī)械增壓器結(jié)構(gòu)內(nèi)部各個(gè)零件之間，無法完美貼合，勢(shì)必存在一定縫隙，這也就說明了在設(shè)備運(yùn)行之中，能量通過這些縫隙在同道中傳導(dǎo)時(shí)外泄，不利于內(nèi)燃機(jī)的有效功率輸出，而此種問題也正是機(jī)械增壓技術(shù)存在。所以進(jìn)行對(duì)泄露問題的具體探究和改進(jìn)工作，對(duì)于改善增壓器的工作性質(zhì)來說是大有裨益的。通常情況下將由于機(jī)械增壓器本身所存在的密封導(dǎo)致的泄漏問題，稱之為外泄漏，簡(jiǎn)單直接的，對(duì)機(jī)械增壓器密封技術(shù)進(jìn)行提升，就可以有效將此類問題解決，因此將更多的注意力放在由于內(nèi)部零件所存在的縫隙而導(dǎo)致的泄露問題。

縫隙泄漏更多的是由于轉(zhuǎn)子之間或轉(zhuǎn)子與腔體之間所存在的縫隙導(dǎo)致的，那么對(duì)于間隙泄漏的探究，已成必然趨勢(shì)，為了使得研究更加便捷，不妨假定，墻體內(nèi)重放的空氣，在膨脹后與處于進(jìn)氣口的氣體，狀態(tài)一樣，將此種初始狀態(tài)，定為亞臨界狀態(tài)，需要注意的是，該狀態(tài)只存在于理論上，在實(shí)際生活中不存在，根據(jù)相關(guān)的亞臨界泄露經(jīng)驗(yàn)公式，可以得知，已確立機(jī)械增壓器，問題壓力的大小，直接決定著泄漏量的大小，與轉(zhuǎn)速的快慢無關(guān)，也就是說在確定壓力的情況下，機(jī)械增壓器的泄漏量不變化是確立的，不會(huì)由于轉(zhuǎn)速的變動(dòng)而隨之變化。

4.2 機(jī)械增壓器的氣流脈動(dòng)

氣流脈動(dòng)簡(jiǎn)單來說即是指，在機(jī)械增壓器工作時(shí)，機(jī)器內(nèi)部由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，將出口的高壓強(qiáng)區(qū)域和進(jìn)口的低壓強(qiáng)區(qū)域貫通，從而使得氣體回流噪音出現(xiàn)，此種情況的發(fā)生對(duì)于機(jī)械增壓器來說，帶來較大的惡劣影響，同時(shí)也可以依據(jù)此來判定某一個(gè)機(jī)械增壓器質(zhì)量的好壞。同樣的，為了使得研究更加快捷方便，將研究的模型假定為理想狀態(tài)下，依據(jù)相關(guān)公式以及理論知識(shí)進(jìn)行計(jì)算，將最終所得到的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，可知，如我想使得內(nèi)燃機(jī)的氣頭脈動(dòng)可以有效減少，大致可以從兩個(gè)方向入手，一則是將其轉(zhuǎn)換成具有扭轉(zhuǎn)性能的線性轉(zhuǎn)子，這樣有助于緩解氣流回流的問題，從而有助于石油脈動(dòng)的降低，二是緩解由于氣體脈動(dòng)而導(dǎo)致的噪音，直接將排氣通道改良設(shè)計(jì)成為異型的，從而達(dá)到緩解噪音的目的。

5 ?關(guān)于車用汽油機(jī)所存在的問題以及應(yīng)對(duì)措施

5.1 敲擊增壓存在的主要問題

雖然汽油機(jī)的渦輪增壓技術(shù)與柴油機(jī)并無較大區(qū)別，但是二者發(fā)動(dòng)機(jī)的性能特點(diǎn)卻有較大區(qū)分，這也間接要求了，針對(duì)二者的具體措施也大為不同。如果使用較為普遍的，新繁殖的汽油會(huì)直接使得爆炸趨勢(shì)，大幅度上升，而一旦爆炸趨勢(shì)擴(kuò)大，壓縮比就會(huì)相應(yīng)減少，同時(shí)膨脹比也會(huì)減小，從而直接導(dǎo)致熱負(fù)荷的上升?？偨Y(jié)來看，汽油機(jī)所應(yīng)用的增壓手段與柴油機(jī)相較存在以下仍需思考和改進(jìn)的地方：①汽油機(jī)增壓易產(chǎn)生爆燃現(xiàn)象，降低熱效率;②負(fù)荷過大問題，汽油機(jī)在增壓后產(chǎn)生的熱負(fù)荷普遍偏高;③汽油機(jī)與增壓裝置的不適配問題，由于汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍相較于柴油機(jī)更寬，在增壓系統(tǒng)與汽油機(jī)匹配時(shí)更易造成增壓機(jī)的易損程度，影響機(jī)器使用壽命。

5.2 相應(yīng)措施

為了有效預(yù)防爆燃，可以通過使用熱值較高的燃料，這樣做可以有效減少壓縮比。設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理的燃燒室，使得緩解和避免爆震，使得燃燒室擁有更強(qiáng)的機(jī)械負(fù)荷能力。除此之外還可以將添加和乙醇的混合物，通過水所具有的性能有效使整個(gè)汽車運(yùn)行之中的溫度都得以降低，最終起到抗爆的作用，適當(dāng)向其添加醇類物質(zhì)，例如甲醇或乙醇都可以使得燃燒速度得以提高。甲醇自身所帶有的燃料特性，能夠控制指汽車燃料的需求，除此之外還具有能源多工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但其也存在一定的缺陷，由于甲醇與汽油在化學(xué)性能上差距較大，在使用時(shí)，就算與汽油混合，都有一定的難度系數(shù)。為解決此問題，可以添加乙醇汽油，使得燃料的燃燒速率得以提高，從而達(dá)到扛爆最終目的。

6 ?結(jié)束語(yǔ)

在對(duì)內(nèi)燃機(jī)的增壓原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)的研究之后，筆者認(rèn)為內(nèi)燃機(jī)在工作時(shí)應(yīng)采用機(jī)械增壓，這可以有效地提高燃料的燃燒效率，在油耗使用情況不變的條件下，這樣能夠有效地提升內(nèi)燃機(jī)的功率。機(jī)械增壓器受本身結(jié)構(gòu)的約束，存在著能量泄露和氣流脈動(dòng)等不足的問題，需要對(duì)整個(gè)內(nèi)燃機(jī)尾氣口和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)的改造，這樣能夠提升整體的性能。

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