说，汽车涡轮增压发动机

量子纠缠

啊，神奇的涡轮增压发动机 有人问，什么是汽车涡轮增压发动机？不知道！但很快，我就产生了要了解它的兴趣。我先搞清楚涡轮增压发动机的基本定义，然后顺着这个思路按照一定的关联关系去追溯。书上对涡轮增压发动机的描述是：“利用流体的压力推动轮子上的叶片而产生动力的发动机”。请注意，这里的动力来源是流体，不是电动，也不是其他机械或者人工动力。我理解，水是流体，它能够推动特制的涡轮机转动，其轮轴一端连接巨型磁体，在固定的线圈中旋转，进行相对切割磁力线的运动，从而产生电流以达到发电的目的。这就是水力发电站的基本模型。蒸汽是水的三态之一，热核能可转化为蒸汽，蒸汽发电被世界早就利用，热核能超级强大，使世界的发电能力如有神助。风可归为流体。风电已然成势。注意我说的风……好啦，咱们回到汽车的话题。汽车为什么要使用涡轮增压发动机呢？实际上，汽车发动机即便不使用涡轮增压发动机，同样能够产生巨大的动力。然而，有了涡轮增压发动机就能科学合理的节约燃料，在相同的排量下增加 10 - 60%的效率。这个数据对于动力工程学来说是一个极大的诱惑，对创建节约型社会也极具贡献意义。同时那些在高原空气稀薄环境道路上行驶的车辆，涡轮增压发动机会提供更充足的动力。为了把问题说清楚，咱们先说点别的，当然与主题是紧扣的。从汽车发动机的设计以及大量的发动机运行实验中我们了解到，1 升汽油与 14.7 升压缩空气混合就能达到最佳的动力做功效果。同时，这种比例的混合被称为临界混合，又称最佳空燃比。我觉得记住这个数据是很有好处的。其实，涡轮增压发动机的主要理论与工程都是围绕这14.7升的压缩空气开展的。汽车发动机的设计十分有趣。发动机燃烧做功时，油从专门的管道喷射成雾状，几乎同时和压缩空气混合在一起进入气缸室爆炸式燃烧做功。让压缩空气进入的独立管道叫进气管，记住这条管。燃烧做功后需要排出气缸内的废气，腾出空间，以便进行下一次的装填喷射和新的燃烧做功过程，这条路径叫排气管，也要记住这条管。发动机做功时可能会遇到三种情况。一是只需要中、低转速，二是高转速。中低转速时，对进气管道的要求是细长一些为好，不需要太多的空气进行压缩混合进入气缸燃烧。高转速时，对进气管道的要求是短而粗为好，这样可以使空气增加压力，让气缸内进入大量的空气混合燃烧。问题在于，由于进气管的设计具有固定形状，虽然在工程控制上能够做到自动地改变粗细、长短的状态，但由机械达到几何形状的变化比较复杂，效果和设备的使用寿命有限。也可以这样理解，发动机有时候不需要最佳空燃比，有时候又需要最佳空燃比。通过改变进气管道机械尺寸的方法来解决管道内不同要求的空气压力波的变化，从而调整发动机不同的转速，比较困难，起码效率很不理想。为解决这个问题，人们引人了飞机发动机的涡轮增压技术。涡轮增压技术的是瑞士苏尔寿Sulzer兄弟研发公司总工程师阿尔弗需德• J•波西博士，他在瑞士温特图尔发明的。并且1905年被德国专利局授予他第204630号专利＂内燃机辅助增压器技术＂。这标志涡轮增压技术正式诞生。1977年，欧洲瑞典的绅宝（SAAB）公司首次批量生产了绅宝99型汽油涡轮增压发动机小汽车。也是世界上的第一台汽油涡轮增压发动机。随后的二十多年里，涡轮增压发动机技术得到了全世界汽车制造界的广泛应用。1978年，奔驰公司应用了涡轮增压发动机技术，推出了第一款柴油涡轮增压发动机，并且批量生产出240D型车。涡轮增压发动机技术的应用，犹如汽车制造史上一道无与伦比的美丽彩虹，美满人间。 涡轮增压发动机技术是一步步完善发展的，随着电子数字控制技术的应用，那些机械控制无法实现的技术短板基本得到了完善。虽然它的提高先进过程可能有全世界汽车制造企业的参与，但是下面我归一为绅宝公司为虚拟主角作涡轮增压发动机原理的定性描述。 咱们来游览一下绅宝公司吧。位于斯堪地那半岛的瑞典，宛如人间仙境，美丽至极。瑞典发明的拉链，已经惠及人类，咱不讲这些不搭界的事。 1975 年或更早更晚一年的某一天。绅宝公司聪明的工程师一直盯着发动机废气排气管发呆……喂，想啥呢？思路被打断，但似乎他突然从排气管找到了灵感。呀，排气管有废气排出喔！这不是废话吗？嗯，如果在排气管里装一只涡轮，它不就可以转动了吗？好，试一试吧，让涡轮转动，给进气管加压，这符合“利用流体的压力推动轮子上的叶片而产生动力”的原理。慢着，我想想，怎样才能把排气管的废气流体动力，转换成进气管加压动力？这样……这样办……先把排气管和进气管的可利用位置安放或浇铸在同一个平行的水平基座上。注意啊，这里要有画面感啦！在排气管里装上一条有涡轮叶片（主动轮）的长轴，其轴向延伸至进气管内适当的位置上，在进气管轮轴的末端也装上叶片（从动轮）。告诉您，它们当然是密封在排气管和进气管内的。发动机工作时，排气管内的废气推动涡轮转动时，带动进气管内叶片的转动，使进气管的空气流速加快，增加进气量，不就提升了混燃比了嘛！真棒。先生们，实验很成功。其实，第一时间就应该在脑海里构建出涡轮的同轴画面。不然不好理解压缩进气的过程。同时，这种完全利用排出废气推动涡轮的组合结构，节省动力的重复配置。啊，人类的智慧真是天赋！喂，有问题喔！中低转速时，发动机不需要那么多空气，而涡轮机转个不停，那会让发动机爆燃的呀（另一种需要技术控制的发动机异常现象，又叫爆震，会发出敲缸声音），快让涡轮机慢下来吧。于是，绅宝的工程师又开始动脑筋解决中低转速时进气管不要空气加压的难题。怎么办，怎么办？好的。有办法了。我们想个办法，先用计算与实验的办法找出发动机正常运行时的排气管温度、压力，发动机缸体的温度等参数，将它们输入到电脑里作为基准值。通过传感技术探测发动机运转时它们的动态温度、压力等参数，将它们在电脑里进行比较，两者偏高时，在废气推动涡轮之前端的排气管上开一口子装个阀门，由电子控制部件打开，不让废气碰到涡轮叶片就直接排放到大气中。这样，涡轮就会减少转动，解决了中低转速需要少进气的矛盾。反之，温度、压力等参数与电脑中的基准值比较，偏低时，电子控制系统关闭排气管开口的阀门，由废气推动涡轮转动，进气管加压，增加空燃比，发动机速度提高。聪明。是不是在进气管旁合适的位置也开一个口子安个阀门，由相应的电子部件控制它，将多余的进气排放？我说哎，你别乱叫名字好不好，排气管旁开的口子就叫排气旁通阀；进气管旁开的就叫进气旁通阀好了。老板来了。你这个名字起得好，主意也实在妙。依你的，开一个。嗯，尺寸还是计算一下，开大了怕是不行的。嗯，做得好。发动机运转得太有力了，哦，燃油也省了不少。我看可以给你们加薪！掌声雷动！老板。有件事要告诉你，不好意思啦……啥事嘛，快说。是的，涡轮增压发动机好是好，但是呢，但是……哎，你说嘛。发动机的机体太容易高热了，机件寿命会有问题的。好，提醒得好，对这个过热的难点，我谈点不成熟的意见并且做两点指示，你们立即研究改进或者改造。我分析哈，“伴随涡轮增压增加动力输出的负作用是，发动机产生高热。严重影响两个方面：首先，高热对起直接冷却和润滑作用的机油会快速氧化，因此涡轮增压引擎必须选用耐高温、抗氧化好的优质机油，而且机油更换周期应该相应缩短，避免容易产生机油氧化。车厂对应之道是加装机油冷却器避免油温过高，达到提高机油使用寿命。在精密一些的涡轮增压车里，除了机油压力表外还会有一个机油温度表，好让车主随时注意机油的情况。另外，高温影响发动机本身的冷却，再在进气管部分加装进气冷却器(Inter-Cooler)来降低压缩空气的温度，保持压缩空气的含氧量；冷却水箱、接温器也要适当加大、提高散热效率。采取这些措施后，涡轮增压引擎散热不良的障碍就能基本解决”。老板，你太有才了！1976 年，涡轮增压发动机批量生产化成功……涡轮增压发动机问世后，长时间来存在不能驻车怠速运行，高温会损失使用寿命和导致发动机故障，也不能长时间的低速度行驶，需要热车后行驶，对机油的要求非常高，并且需要频繁地更换等等技术上的麻烦。今天，科技发展迅速，传感器与数字电子控制技术介入涡轮增压的控制后，它的所有痼疾基本解决。起步即走，驻车怠速，降温机油与润滑机油的周期基本趋同，等等。一部分先进车辆，可以控制 60 公里以下不启动涡轮增压，又有一部分高端车，涡轮增压起步就介入等等……物理学被人类认识得非常广泛深入，但凡可以推导证明的都能商品化，市场化。现在人类正在向物理世界的更高更大更前沿的玄虚境中的量子物理进军…… 【番外】关于涡轮增压发动机的发明者，我先问AI，回答是阿道夫•比希发明的。我担心AI不严谨，再搜索了其他引擎，给出的答案是阿尔弗需德• J•波西博士。果然AI靠不住。AI在聊天时东拉西扯，装萌卖乖显得八面玲珑，问它正事，还是得心里有数点。阿道夫是瑞士人，但申请专利并且获得专利权是在德国专利局，因此可以说是德国发明了涡轮增压发动机技术或者瑞士。用文字说技术，很难说清楚，权当是练字醒脑吧！ 最近看多了咖啡的小视频，有一个感性认识。我们是茶叶大国和饮茶大国，之前知道日本茶叶不发达，茶文化却一本正经，大行其道。我记得1998年前后，茶道在社会抬起头来。最早响应的是一部份势头强劲的企业家。他们几乎都在自己的办公室内或者紧邻办公室的空间位置，装修一间极其讲究，精致小巧的茶吧，添置一应俱全的上等茶具，摆几种高端茶叶叶。老板亲自操作招待客人。那架势，做派板眼，那块方，种种达成的心境，悠然心会，真的美得难与第二人说。世间还有这样的玩法。今天，茶品待客蔚然成风，一桌三椅，茶盆碗盏，一撮香茗，便是热肠！我们不是咖啡产业大国，但是咖啡文化大国的雅号估计非华夏莫属了。现在的环境讲究，器皿的追求，引进的设备，自产和自创的新产品层出不穷，眼花缭乱。咖啡文化的自主体裁好像不多，但是追求豆子的制作，萃取到了一定高度。比如，有些人能说出豆子的各种数据，产地气候属性和土壤环境的故事。烘焙的道行，一爆二爆，曲线，养豆等等，如同科学研究与试验，真的神化得天花乱坠。这必是一个高潮，我等具有民族特色思想内涵的咖啡文明出现。这是归于咖啡大众化平淡的两个阶段和两个高潮，一定会有，也一定会常态下来。 看一组Emjnelale 潇洒自如更是玩世不恭之随手萃取信如神的操作（网上视频截图） 工具：鸡蛋牛奶搅拌器，非磨豆机 装填豆子 覆盖薄膜，防止打磨咖啡飞溅 开磨 磨完 展示 倒入滤杯 简陋，却洒脱得高尚极了。繁极和简极是大美的两端 没有章法的随心所欲萃取，不也是一杯饮品吗？所以不必局限于…… 成功。添加了牛奶果汁的成品可以搜索eMjnelale的视频，更有趣。美篇不支持引用该平台视频。 本地石榴 鸡蛋花树干，古老沧桑得一塌糊涂，其实很年轻的树龄，装深沉罢了看上去很坚实，实际上，树枝非常肉柔熟鸡蛋脱壳后的手感 鸡蛋花树叶 鸡蛋花树叶 苏铁 屏条藤 古亭不古广东人把水泥说成石屎石屎造的古亭 葵道与古桥 唯有源头活水来人造了活水 活水景观 古亭的檐角现代石屎的角 AI绘的流花湖风景，唯此处近似现实