汽车为什么不用燃气轮机
燃气轮机尾气流量过大,温度过高,会导致排气管附近很大范围内不安全。同时涡轮叶片高速运转下相对脆弱。飞机在高空可以避免叶片受到物理伤害,但是在地面运行的汽车很难避免,不安全。
燃气轮机在空气和燃气的主要流程中,只有压气机、燃烧室和燃气透平这三大部件组成的燃气轮机循环,通称为简单循环。大多数燃气轮机均采用简单循环方案。
压气机从外界大气环境吸入空气,并经过轴流式压气机逐级压缩使之增压,同时空气温度也相应提高;压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的气体;然后再进入到透平中膨胀做功,推动透平带动压气机和外负荷转子一起高速旋转,实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功,并输出电功。
扩展资料
燃气轮机较少用于一般汽车和个人用机械上,与其优缺点相关:
1、适合高速稳定运转情境,怠速或者加速时效率相对要低很多,并且怠速时油耗费用极高。这可以算是家用汽车最不适用的成因。
2、运转时发动机内温度持续很高,对材料抗高温和耐久性是高要求造成价格昂贵。
3、噪声大,有一种独特的尖锐噪音就算分贝降低对许多人仍难以忍受。
4、瞬时响应并不好,对汽车在城市环境下使用有影响。
5、NOx氮氧化物的排放与温度成指数相关,因此高温的轮机就有极高排放,这可算是排放标准趋严的态势下最致命缺点。
1、噪声,倒不是因为分贝太高,而是燃气轮机工作时的声音很像一台大真空吸尘器,让很多人难以接受;
2、维修售后不便,成本过高,寿命难以保障;
3、油耗,虽然燃气轮机在稳定的全功率输出情况下,效率是很高的,但汽车在使用中经常属于走走停停的状态,所以油耗难以让人接受。
汽车作为一种销售的商品,能否盈利才是汽车厂商们最为关心的问题。即使燃气轮机在汽车上应用技术难题都能成功克服,仅仅是这种发动机高昂的制造成本也会成为它应用在汽车上的拦路虎。并且燃气轮机在运转时产生的尾气流量大温度高,尾气附近的范围存在一定的安全隐患。
1950年,英国罗孚汽车造出了第一辆燃气涡轮驱动的汽车——JET1,从静止加速到97km/h花费了14s,最高时速150km/h,此时的燃气轮机转速在50000rpm左右。
克莱斯勒也曾经在这一项目上花了重金,造出了55台Chrysler Turbine Car。甚至还有50台给到公众手里试驾了一年多,最终这些车被克莱斯勒收回销毁,留下了9辆作纪念。说句题外话,这台车,真的是太美了。
把燃气轮机运用到汽车上的探索并没有停止,克莱斯勒的失败,也提供了相当宝贵的经验,那就是,直接用燃气轮机驱动汽车是不太合适的。所以汽车厂商们也开始转换思路,并不直接用它来驱动,而是尝试运用在混合动力之上,在前文中我们也提到了,燃气轮机在全功率工作下的效率还是很高的。
比如JAGUAR的CX-75概念车。有两个微型燃气轮机给电池充电,四个电动机驱动。最后由于种种原因并没有量产。
与活塞式发动机的不同
相信活塞式发动机大家都不会陌生,其做功过程需要将活塞往复的直线运动转换为旋转运动。实际过程弯弯折折,这中间每一个转弯,都会产生一个复杂的效率损失。即使是汽车上顶级的V12发动机,其做功过程也是片断式的。
对比燃气轮机,直接输出的就是旋转运动,输出要比活塞往返运动平顺的多。同时也省下了曲轴、活塞、连杆、配重和飞轮等等这些部件,也没有凸轮轴,没有进气歧管这些配气正时部件,在工作的时候,可以依靠流过自身的空气达到冷却目的,不需要复杂的冷却机构。从这种角度上来说,燃气轮机的结构要比活塞式发动机简单的多,因此也更容易维护。
运转时发动机内温度持续很高,对材料抗高温和耐久性是高要求造成价格昂贵。
噪声大,有一种独特的尖锐噪音就算分贝降低对许多人仍难以忍受。
瞬时响应并不好,对汽车在城市环境下使用有影响。
NOx氮氧化物的排放与温度成指数相关,因此高温的轮机就有极高排放,这可算是排放标准趋严的态势下最致命缺点。
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