柴油车涡轮增压高原行驶动力会减小吗?原理是什么?

任何类型的发动机驶入高原都会出现动力衰减

高原反应不仅人有且汽车也会出现,原因为【空气稀薄】。

所谓的空气稀薄并不是指空气中的氧分子消失,而是指空气体积膨胀后,单位体积内空气氧含量减少了。在平原地区常压状态下空气氧含量为20.9%,而随着海拔的升高氧浓度比例大致如下。

  • 1000米20.8%

  • 1500米18.5%

  • 2000米16.3%

  • 2500米15.3%

  • 3000米14.4%

  • 3500米13.5%

  • 4000米12.7%

  • 5000米11.1%

参考上述比例,随着海拔的升高空气中的氧浓度可以以倍数级降低,造成降低的本质则是空气体积倍数级的膨胀,而造成空气膨胀的核心因素为地心引力的降低。

引力可以理解为无处不在的吸引力,这一力场会吸引所有的物体包括看不见的空气;而距离地球表面越近吸引力则会越大,假设空气是一团棉花糖,在地表会被这一吸引力压缩成1立方米的体积。但随着海拔的不断上升则引力强度越小,此时等于为环绕棉花糖(空气)施加的压力变小,而空气自带膨胀扩散的属性,于是体积则会不断膨胀了。

重点:人的肺活量和汽车进气量是在一定范围内固定,空气碰撞后会导致氧分子的减少,但是空气总量并没有减少,可理解为分子间隙扩大导致体积变大。那么人的肺部容积与汽车发动机气缸的容积是只管吸入足量量的空气,至于空气中有多少氧气那就不是这两个“总成”可以决定的了;不过事实进入肺部和发动机的氧气减少了,而人需要氧气汽车也也需要氧气,缺氧则会导致运行状态的异常,这就是所谓的高原反应,实际就是缺氧。

自然吸气发动机与涡轮增压发动机,不同类型高反程度不同

自然吸气发动机是利用活塞运转时产生的负压力,从气门吸入常压体积的空气;简而言之为吸入的空气的正常缺氧的比例,缺氧程度随着海拔高度变化。而涡轮增压发动机是利用空气压缩机将大体积的空气压缩成小体积,之后“塞进”发动机燃烧室,这种状态能一定程度的提升空气氧含量,所以在同样的海拔位置,涡轮增压发动机的动力总会比自然吸气发动机更强,那么氧气对于发动机到底有什么价值呢?

燃油动力汽车使用的是内燃式热机,其实现动力的基础是利用燃烧燃油产生的热能转化为动能。而燃油的燃烧必然需要氧气助燃,其多少氧气能助燃多少燃油是有固定比例的(14.7:1空燃比);所谓的燃烧只是一种化学反应的定义,其本质是在高温环境中燃料烃类物质与空气中的氧气进行氧化还原反应,在反应过程中分子不规则的剧烈运动是推动活塞运转的基础,至于产生的热能可理解为结果而不是能量形态或过程。

总而言之氧化还原反应离不开氧气,而氧气的浓度越高分子运动的强度越大;涡轮增压发动机的目的是通过增加氧含量实现富氧燃烧的状态,以不增加喷油量实现大动能大扭矩。大扭矩可以实现低转速大马力,这是Turbo技术能实现性能比同排量发动机强劲太多但油耗却相当的基础,也是高原反应是使用能力最强的核心因素,懂了吗?(下图为常压助燃和富氧燃烧的火焰状态)

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柴油车涡轮增压高原行驶动力会减小吗?原理是什么?

会,因为高原空气稀薄,进去涡轮内部的空气会少于平原,故或多或少会动力减弱。

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