汽车引擎不需要三进气门的理论依据

牛人

現在電腦速度快，要模擬進氣系統並不難，基本上就是解個 Navier-Stokes Equation，所以我可以提供一些理論數據........... 基本上引擎的最大輸出功率就約略正比於「進氣速率」，進氣速率則決 定於「空氣密度」和「平均進氣速度」。 從低轉速域看起，進氣速度約略正比於平均活塞速度，而此時進氣密度 變化不大，所以單位時間的平均進氣量就約略正比於平均活塞速度，也 就是說引擎的輸出功率也將約略正比於平均活塞速度。當轉速逐漸提升，兩個非線性作用開始出現，一個是平均進氣速度不再 隨著平均活塞速度線性增加，平均進氣速度增加趨緩，然後那個白努力 定律又要插一腳，進氣密度也開始顯著的變小，這兩個主要的非線性關係，使得平均進氣速率在平均活塞速度趨進一個定值之後快速偏離線性範圍而趨近一個定值，理論上的引擎最大輸出功率就應該出現在那個「快速偏離線性範圍」所對應的平均活塞速度域。這個對應最大輸出功率的平均活塞速度又是多大呢？這個對應最大輸出功率的平均活塞速度又是多大呢？ 有不少參數會影響這個數值，但是最大最關鍵的影響參數是進氣口面積相對於汽缸缸徑截面積的比值。理論上，雙汽門設計，單汽門的進氣面積最大值約是25%氣缸之截面積，再考慮凸輪的幾何舉升曲線，很早以前福特車廠的研究人員就提出來49ft/s，約是16m/s，的最大功率平均活塞速度 ....... 16m/s？很小是不是？ 當時的某些參數設定可能稍微保守，但是以現代的標準重估，我相信數據變化不會太大，所以雙汽門引擎的馬力限制不是活塞環，但是轉速紅線的限制的確是活塞環，那是個材料科學上希望突破的瓶頸 ......................... 再來看現在流行的每缸四汽門設計，進氣口變兩個，進氣有效面積增加至約為汽缸截面積的34%，相對於雙汽門設計，進氣面積可以增加36%，所以「對應最大輸出功率的平均活塞速度」也約略可以提升36%，結果是.........25m/s......................這就是理論極限了！目前活塞環強度的限制大約是可以承受23m/s的平均活塞速度，這是現在F1賽車引擎的極限，材料科學和流體力學的限制在此幾乎是相同了...................... 上面的數據也是支持汽車引擎不需要三進氣活門的理論依據，因為雙進氣活門就和材料科學的限制一致了，等材料科學上再有突破，三進汽門汽車引擎才有發揮空間

xuleiyy

三进气门车子不是很多吗？我看的迷迷糊糊

pony01

现代发动机的活塞线速度应用范围大致如此：1）高速汽油机：20m/s；2）高速柴油机：17m/s，3）低速柴油机：11m/s；

个人感觉，限制功率输出的因素并不仅仅在于活塞平均速度，也就是活塞环本身。现代材料技术的进步的确能做到提高活塞线速度，但这不该是限制功率进一步提高的唯一因素。随着转速的提高，发动机热负荷增加，机械效率降低以及充量效率的降低会呈几何非线性增加。这些负面因素造成功率的消耗会远远超过由于活塞线速度提高带来的功率提高的收益。因此额定功率的选择以及最高发动机转速的定义皆是折中的结果。

ncit

目前的发动机技术来讲，三进气门的汽车毕竟是少数，但是三排气门的汽车就比较多了，以MAHLE公司的小型发动机来讲，两进三排的技术运用的相当成熟。采用三排气门主要是为了提升排气效率，在目前的发动机技术上来讲，自然进气或者是增加涡轮增压以后，进气效率大有提高，但是如何充分的提高排气效率，这是主要研究的问题，举个不太恰当的例子就是吃的多了，如何能够排泄的多，这样才能保证下次吃的同样多。所以三进气门的发动机个人感觉必要性不是很大，三排气门的发动机可以研究研究~~~~