主题：【原创】NOx or Particulate-柴油发动机的抉择 -- 波波粥

“应该是把水轮机和汽轮机搞混，以及内能和动能关系搞混了。对于热机而言，最重要的参数就是P，V，T。三者根据PV/T=nR=const建立联系，这部分能量属于内能的范畴。而气体动能0.5mv^2,与P，V,T无关。”

水轮机和气轮机的涡轮都叫Turbine，不同的是前端，我们要讨论的是最后端的涡轮，不能说水轮机的涡轮是水推动的就不是涡轮了。你可能想到turbine engine去了。

“你所说的“排气门打开后，高压气体倾泻而出，同时活塞运动到上止点推出大部分残余废气。”是一个典型的内能转化为动能的过程。热力学的热机模型没有排气动能，但可以从PV图直接看出废气压力高于大气，导致“高压气体倾泻而出”的过程，但没考虑“同时活塞运动到上止点推出大部分残余废气”，因为活塞推出效果就是我算出的那一点点。你所说的排气动能，绝大部分应该是废气内能继续做功。请注意汽轮机气体压力、体积的变化曲线。显然，涡轮机前后气体的压力降低是做功的能量源，与气体动能无关，也是一个典型的内能转化为汽轮机动能的过程。”

没错，“高压气体倾泻而出”这部分是主要的能量来源。但你算的那个方法不对，活塞很大，排气阀不大，对气流有加速（总的效果不大，但是现在的新技术很多也就是节省这些小小的能量）。你看发动机的进气歧管的设计如此考究，放到你的热机模型里去，那点变化也都被忽略了.

关于涡轮的能量来源，（比较乱，请慢慢看）:

说清楚的话，应该这么说 燃烧后留在气缸内的高温高压气体的内能 ，一部分推动了活塞的运动，一部分从排气阀受控流出。 流出的废气包含了宏观动能和气体内能，其中宏观动能推动了涡轮，转化为了机械能。怎么能说和宏观动能无关呢。

你说的涡轮机的前端就是燃烧室，整个过程被串起来了。你可以参考 http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_turbine ，这个最基本的turbine（我说的turbine）。你说的涡轮机（我猜你说的是turbine engine）可以看作 前端（压缩机/燃烧室，产生高温高压气体的内能） + 排气整流（高温高压气体变为有宏观流动方向的排气） + wind turbine。 这是最为基础的流程，个部分都被分解开了。这点上要是咋们合不来，就有本质分歧了。

再举个例子，我说水力发电的涡轮的动力来自于流体的动能。你说那个涡轮的动力来自于大坝高位蓄水而来的势能，咋们都对。因为势能转化为了流体动能，然后流体动能转化成了机械能。粗糙的类比一下，势能=高温高压气体的内能，流体动能=排气宏观动能，水轮机=turbo's turbine

“6000转时的热效率大大低于2000转，但主要问题不是摩擦，而是空燃比和放热曲线的不同。

用你的热机来说，diesel/otto 循环里有和速度有关的变量吗？

“汽油直喷其实是70年前的老技术，德国人广泛用于大功率航空汽油机，当时有冷却方面和降低辛烷值需求的考虑。但现在的直喷技术是建立在稀薄燃烧理论，通过直喷形成气缸内有序但非均匀的燃料分布效果，与冷却作用无关。”

请再看wiki: http://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_Stratified_Injection

注意第2句 “In addition, the cooling effect of the injected fuel, coupled with the more evenly dispersed mixtures allow for more aggressive ignition timing curves.”

Also note in auto industry "aggressive ignition timing curves" translates to "engine less prone to pre-ignition" = "allows a higher compression ratio"

还有 “Isuzu claimed the benefit of GDi is that the vaporizing fuel has a cooling effect, allowing a higher compression ratio (10.3 to 1 versus 9.1 to 1) ”

你看看这两个cycle:

http://web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/notes/node27.html

http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/otto.html

涡轮的原动力来自于那个水平线，等压膨胀之后，排气在排气管内高速流动的动能。不是书本上的封闭回路中的过程。所以把涡轮增压产生的热效率问题放作为封闭过程中的一部分讨论貌似不妥。