汽車排氣系統問題

各位大大好

小弟有個問題想請教專業人士

汽車在排氣的部分都是靠活塞把廢氣擠出引擎,那為什麼在設計上不在排氣管處裝個機械抽氣裝置讓排氣管處於負壓狀態使廢氣快速排出呢?
2019-12-21 15:44 發佈
赤染 wrote:
各位大大好小弟有個問(恕刪)

車輛的知識可能還要再增加

進氣是靠活塞下行,負壓,
不靠渦輪或進氣正時設計,容積率低於1

而經過燃燒的氣體都膨脹推動活塞,
排氣門一開就外衝,
怎麼還考慮負壓呢?
另外,還有進氣與排氣重疊的正時設計
Coffee1018 wrote:

車輛的知識可能還要...(恕刪)


感謝大大指教

我是想說許多改裝排氣部件會追求排氣暢通,所以若是讓排氣端形成負壓是否更好,甚至還在想說因為燃燒完要進行排氣的動作也是其他氣缸進行點火,那在有廢氣的汽缸因燃燒後處於高壓狀態,當排氣時會不會造成點火那缸的阻力?
赤染 wrote:
感謝大大指教我是想說(恕刪)

其實進氣與排氣,由於有汽門啟閉,
所以是脈動效應,氣體於管路是疏密分佈,
避免四行程進壓動排,進排氣干擾,應用脈動效應,
所以進排氣的路徑長,管徑大小,R角,甚至可變路徑設計
其實很複雜的

四行程是進壓動排,汽缸順序1342(四缸)點火運作,不是同時點火,同時進氣,同時排氣耶~
每個汽缸是輪流排氣的,當一個汽缸在排氣時,其他缸是在進氣、壓縮、點火的進程,這些時候排氣閥都是關閉或是近乎關閉,想想正要點火的汽缸已經完成油氣壓縮,這時候排氣閥可能是開的嗎?

燃燒完的廢氣靠自身的壓力和活塞的推動就能順利排出,不需要在排氣端抽出。然而當活塞運行到上死點的時候,汽缸內仍有一些空間含有廢氣無法被推出,這時候就要靠進氣閥與排氣閥同時開啟,以氣流慣性讓新的油氣把殘餘的廢氣推出去,所以進排氣閥會有一小小段時間同時開啟。最佳重疊時間會隨著引擎轉速而不同,因此新的引擎都有可變汽門來微調,配合可調路徑進氣道來做高低轉的最佳化。

在排氣端抽氣會讓汽缸形成真空壓,這樣有什麼好處嗎?每個汽缸的運行是要協同的,單單改進某一個行程的速度並不會改善整體效能。如果要增加進氣和排氣端的壓力差,不如在進氣端增壓,效果更好。
赤染 wrote:
我是想說許多改裝排氣部件會追求排氣暢通,所以若是讓排氣端形成負壓是否更好,甚至還在想說因為燃燒完要進行排氣的動作也是其他氣缸進行點火,那在有廢氣的汽缸因燃燒後處於高壓狀態,當排氣時會不會造成點火那缸的阻力?

排氣端能成為負壓當然好
因此原廠排氣管通常較細長
中低排量時提升氣流向外的速度
有速度就有慣性
可以到排氣閥門關合前仍維持負壓, 有效吸出廢氣
進而幫助進氣效率

也就是說光從排氣管的設計和選擇上
就已經很大程度實踐了你描述的功能
別說是抽氣裝置, 就連加裝個簡單的單向閥門
可能產生的效果都還不甚理想

換個角度想
要是有效果每家車廠早裝了
不裝的馬上被市場淘汰
其實樓主的想法沒錯

目前引擎的進排氣都已經將進、排氣脈衝納入設計了

所以就NA(自然進氣)引擎來說,進氣時已經是正壓進氣,排氣也已經是負壓抽氣(先說,壓力沒有負值,最低的壓力就是0)

當然對應的轉速域以及效果如果就跟各家引擎設計有關

在現行的條件下,填充效率(容積率)在特定轉速下是可以超過1的(或至少也接近1)

當然引擎設計師在思考要更進一步提升容積率時

會很直觀的有兩個想法

一是從進氣端灌氣進去,二是從排氣端抽氣出來

不過你也可以很簡單的發現

從排氣端把廢氣抽出來,最大的效果也只是把廢氣100%抽乾淨,容積率的上限還是在1這附近

但從進氣端灌氣進去,就可以讓容積率爆表,這在理論上來說,正壓你想灌多大都可以(只要機件撐得住)

或是說,增壓值你想灌多大都可以,灌到引擎爆掉都不難

再換句話說,容積率想提高,就把增壓值一直加,要讓容積率突破2、3......在理論上都是做得到的

所以你可以想像,一樣做了一組主動進/排氣系統,前者可以把容積率尬到恨天高,不怕榨不到,只怕你不敢

而後者只能碰到1這個極限天花板

何者的效益好? 不是高下立判嗎?

再者氣門重疊時,進氣就會推著廢氣出去,所以在進氣增壓的狀態下,廢氣本來就會被推出燃燒室,所以本來也就沒有太多廢氣殘留的問題

所以現行都是進氣增壓引擎,沒有排氣抽氣引擎。

不是不可行,而是有更好的作法,而更好的作法已經滿街跑了。
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