【 评估必备知识 】第四期 :流体力学知识在汽车中的实际应用(续)

 

又一篇烧脑之作...



液压传动的基本概念

上文书我们讲到了压力和压强的概念,这文书我们接着上文继续讲述液压传动的基本概念;

4、绝对压力、相对压力和真空度

如果这些基础概念,你不理解,那你根本无法理解发动机的工作原理及某些元件的工作条件,这也是汽车理论学习的一个重点,很多老师讲解这一块的时候都基本略过,致使很多人到现在有很多问题无法想通,我们今天就来说说它;

前文提过大气压力,标准大气压,在标准大气条件下海平面的气压,其值为101.325kPa,是压强的单位,记作atm。化学中曾一度将标准温度和压力(STP)定义为0°C(273.15K)及101.325kPa(1atm),但1982年起IUPAC将“标准压力”重新定义为100 kPa,在地球表面上,一切物体都要受到大气压力的作用;

这里需要提个问题,那我们汽车领域里检查的气缸压力表、燃油压力表,这些表的读数究竟是什么压力呢?

你可能会听过这样的读法,20个大气压,这究竟代表什么呢?它表达的是仪表的读数是以标准大气压作为基准,高于大气压的数值,这样的压力我们称为相对压力,因为它是跟大气压相比的,也可以叫做表压力;而如果此时我们把大气压力包括在内的,我们称为绝对压力;

绝对压力:以绝对真空度为基准(零点)起算的压力数;

相对压力:以标准大气压为基础(零点)起算的压力数;

如果液体中某点的绝对压力小于大气压力,则称这点具有真空,并称绝对压力不足大气压力的差值为真空度。

这些基本概念是不是把你搞的比较混乱,一时间根本摸不到头脑,没关系一张图可以让你瞬间知道它们之间的关系:



汽车实际应用案例:进气歧管真空度

汽车上总会提到进气歧管真空度,进气歧管我想大家都知道,但究竟进气歧管的哪一段才产生真空度呢?你知道吗?



我简单的画一个简图,从图上我们可以看出这台车的进气系统,最前端的是空气滤清器,然后有一个空气流量传感器,接着到节气门,节气门体上有节气门位置传感器,后面是整个进气歧管,上面有进气压力传感器,然后到气缸内部;

进气歧管真空度的产生来自于节气门后端一直到进气门的位置,这段位置在发动机运转的过程中产生真空度,真空度的来源于活塞由上自下运动,但由于汽车运转以后,节气门的开度在逐渐打开,这个时候就会导致真空度下降,所以车辆怠速的时候真空度是最大的,随着节气门开度增大,真空度逐渐减小;

了解了这个基本原理,那我现在问一个问题,进气压力如果是60KPa,那这个数值究竟是绝对压力还是相对压力?它跟真空度有什么关系呢?

这个压力低于大气压,那一定是绝对压力,通过上面的压力图,你可以轻松判断低于大气压的绝对压力于真空度成反比,绝对压力大,那真空度就小,真空度大,那绝对压力就小,如果这台车的进气压力为60KPa,那进气歧管的真空度为40;

5、流量

流量是指单位时间内流过某一截面的液体体积,用Q表示:Q=V/t

这里需要引入一个原理,流体的连续性原理,在理想流体的稳定流动中,单位时间内流过同一管道任何横截面的流体体积相等;



如图所示,v1为流经s11截面的速度,v2位流经s22截面的速度,单位时间里s11流入的体积为s11v1,单位时间里s22流入的体积为s22v2,即s11v1=s22v2,通过这个原理,我们可以知道截面面积跟流速成反比,截面越小流速越快,截面越大流速越慢;

这个原理也解释了自然界的河流现象,我们都看过小溪,在小溪窄的位置流速反而更佳湍急,在小溪宽的位置流速更佳平稳,这就是水流的连续性原理;

汽车实际应用案例:汽车节气门开度、汽车的上升力、尾翼

通过水流的连续性原理,我们知道当节气门开度小时,空气流经节气门的速度较快,此时节气门后方的压力越低,节气门开度大时,空气流经节气门的速度较慢,此时节气门后方的压力较高;



从这个图片上,我们可以明显的看到汽车造型的设计,上面设计的比较流线型,下面设计的比较平坦,我们通过分析可以得知,汽车上方气体流速更快,汽车下方气体流速更慢,流速快的上方压力较小,流速慢的下方压力较大,进而形成上升力的趋势,它迫使车轮离开地面,失去行驶稳定性,汽车外形的设计跟飞机的机翼设计有异曲同工之处;



这个时候应运而生的一种装备就被设计出来,那就时尾翼,它的造型明显跟汽车造型相反,上面设计的比较平坦,下面设计的比较流线,我们来看看实际的尾翼;



液力传动的基本原理与汽车实际应用
1、液力传动的基本原理



这个原理图是用到最多的,先看右侧如果让风扇A通电,你会发现在风扇A的运动下会带动风扇B运动,只不过它们空间传递的介质是空气而不是液体,空气由于密度小,不能有效的进行动力传递;

演变而来的就是左侧的这个机构,通过水泵抽水,液体在管路中流动,然后依靠动能来带动水轮机里面的轮旋转,但如果按照图这样设计就会导致效率低,所以就尽量让管路距离缩短,这就设计出来了液力偶合器;

汽车实际应用案例:液力变矩器

液力变矩器是汽车中应用液力传动最为突出的元件,这里需要说明液力变矩器和液力耦合器是有区别的,从名字上就可以辨别出来液力变矩器是有改变扭矩的功能,液力耦合器则没有,从结构上来讲液力变矩器比液力耦合器多了中间的导轮;

这里我们来讲述液力变矩器的两个点:一个是优点,一个是缺点;

优点:起步比较平稳,提高舒适性能;

自动挡的车辆跟手动挡车辆,起步时候的感觉明显不同,这就是离合器和液力变矩器所带来的体验,离合器是纯机械传动,车辆在起步时,如果你控制不好离合器,会导致车辆熄火或抖动现象,但自动挡车起步弯曲不会有这样的体验,自动挡的车起步,你会发现非常的平稳,它就犹如一个无级变速器一样,动力的传递依靠的是液力,发动机转动的时候,液力变矩器的泵轮随着曲轴一起转动,涡轮的输出轴由于起步时的制动作用到启动后解除制动,它的转速从0、1、2、3、4、5、一直慢慢的上升,所以个人的操作感觉弯曲不像离合器那样,舒适性明显改善很多,这也是液力变矩器最大的优势;

缺点:传动效率低

液力变矩器由于依靠的是液力传动,在传动的过程中必然存在一定能量的损失,这就导致起传动效率不如离合器那样的机械传动,所以为了改善这种传动效率低的情况,现在的液力变矩器内部都增加了锁止离合器机构,通过它来改善高速时的传动效率问题;

当然,液力变矩器还有其它优点和缺点,这里就不一一介绍了,我们仅挑最突出的来说明,了解这些你会更加清楚的了解汽车;
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