不同發(fā)動機對比

1、汽車學院09 級 4 班姓名： 于書祥學號： 092140不同發(fā)動機對比一柴油機與汽油機的對比二自然吸氣發(fā)動機與增壓發(fā)動機的對比三兩沖程發(fā)動機與四沖程發(fā)動機以及轉子發(fā)動機的對比一 柴油機與汽油機的對比說到柴油機，就不得不提到遠在地球另一端的歐洲，特別是汽車工業(yè)大國德國。在德國這個柴油汽車普及率最高的國家，柴油汽車的比例占到了接近50%，占據(jù)了半壁江山，而在中國，這個比例不到30%。暫且不談柴油在德國怎么用不完在中國怎么不夠用，德國柴油機的大量使用，確實減少了汽車的污染物排放、增加了汽車燃油經(jīng)濟性。在現(xiàn)今，地球已經(jīng)被污染的灰頭土臉的世代，“排放”二字成為了所有人不得不關注的焦點。著名的奧迪TDI

2、柴油發(fā)動機1.汽油與柴油的不同汽油是有石油提煉而成的密度小又易于揮發(fā)的的液體燃料，有多種碳氫化合物（Hydrocarbons）組成，是多種烴的混合物，含有約85%左右的碳，15%左右的氫和極少量其他元素。將石油加熱，在4050至175210的溫度范圍內蒸發(fā)出來的輕餾分蒸汽冷凝后即為直餾汽油。而石油在煉制過程中，其溫度為200350時的蒸餾餾分為柴油，根據(jù)所含重餾分的多少可分為輕柴油和重柴油（車用柴油機均使用輕柴油）上述分餾溫度的不同直接造成了汽柴油的性質差別：與柴油相比，汽油揮發(fā)性強，因而可能在較低溫度下以較充裕的時間在氣缸外部進氣管中形成均勻的混合氣，因而控制混合氣的數(shù)量，便能調節(jié)汽油機的功

3、率。而柴油揮發(fā)性差，但粘性比較好，不可能在低溫下形成油氣混合氣，但適宜用油泵油嘴向汽缸內部噴油，靠調節(jié)供油量來調節(jié)負荷，而吸入的空氣量基本上是不變的。汽油與柴油的性能差異同時會引起著火與燃燒上的不同。汽油自燃溫度較高，但汽油蒸氣在外部引火條件下的溫度較低，因而不宜壓燃但適宜外源點火；為促使有規(guī)律的燃燒，應防止其自燃（壓縮比不能高）；而且由于混合氣均勻，著火后，以火焰?zhèn)鞑サ姆绞较蚓鶆虻幕旌掀髡归_。對于柴油，則利用其化學安定性差，易自燃的優(yōu)點，采用壓縮自燃的方式；為促進自燃，壓縮比不宜過低，柴油的噴射及與空氣的混合，既短暫有不均勻，常有隨噴隨燒的現(xiàn)象，因而使燃燒時間延長。2汽油機與柴油機發(fā)動機結構

4、的對比汽油機：有用來點燃混合氣的火花塞，在氣缸壓縮接近終了時火花塞利用高壓點產(chǎn)生火花將混合氣點燃。因強度不用太高，發(fā)動機整體較為輕小，可增壓自然吸氣。柴油機：柴油機沒有火花塞，即沒有點火系統(tǒng)，通過活塞壓縮使缸內氣體升溫點燃。發(fā)動機比較重，以滿足剛度強度的需要，大部分有增壓器。對于柴油機而言，燃油供給系統(tǒng)至關重要，因為柴油噴入氣缸時的霧化效果好壞直接關系到燃燒輸出功的大小。所以柴油機供油泵是柴油機的“心臟”。3.汽油機與柴油機性能的對比前面提到汽油機通過火花塞點燃混合氣燃燒膨脹對外做功，燃燒速度高，所以汽油機的性能特點是啟動容易、運轉平穩(wěn)、轉速高。因為普通車用汽油機轉速能達到6000轉左右，所以

5、就使得有效功率很高。而柴油機由于是壓燃式，且燃油與空氣混合不是均勻，所以火焰?zhèn)鞑ポ^慢，使得柴油機的轉速較低，普通車用柴油機最高轉速在4000轉左右。所以柴油機的特點是啟動相對困難、扭矩大、振動噪音較大、轉速低，有效功率也低。3.汽油機與柴油機燃油經(jīng)濟性的對比汽油機因為受到爆震的影響，所以壓縮比一般控制在811之間，這就造成了燃燒溫度低，熱效率低，即燃油經(jīng)濟性較差。由于柴油發(fā)動機低轉速，也給了柴油充分燃燒的時間，霧化充分的柴油和氣缸內與空氣充分混合、燃燒。使得柴油的燃燒效率要高于汽油，柴油能在燃燒室內充分的放熱，將熱能盡可能多的轉化為推動活塞的動力。4.汽油機與柴油機排放以及凈化的對比普通汽油機

6、的排放物一般包括：CO2、H2O、CO、HC和NOX等。采用缸內直噴技術的汽油機會產(chǎn)生微粒。排放物中，CO、HC和NOX是有毒有害氣體，要加以凈化。汽油機CO的產(chǎn)生量較大，因為汽油機在燃燒過程中，有時混合氣較濃，未完全燃燒。汽油機使用三元催化轉換器將NOX還原為N2和O2同時CO和HC被氧化為CO2和H2O。柴油機的排放物一般包括：CO2、H2O、CO、HC、NOX和微粒。由于柴油機燃燒溫度高、壓力大，所以產(chǎn)生的NOX量相對很大，而且柴油里有一些大分子，所以產(chǎn)生的微粒也比較多，這就使柴油的排氣凈化與控制系統(tǒng)更加嚴格。柴油機采用四級凈化方法。第一級為氧化催化器，主要將CO和HC氧化為CO2和H2

7、O，部分NO被氧化成NO2；第二級為連續(xù)再生捕集器（CRT），完成對顆粒的捕集和過濾體再生；第三級為選擇性催化還原(SCR)轉化器，將還原氨或尿素噴入廢氣流，使NOx還原為N2；第四級為二級氧化催化器，去除廢氣中夾帶的氧。隨著世界能源危機和、環(huán)境污染的日益嚴重,節(jié)約能源 ,保護生態(tài)環(huán)境、減少污染已是當今世界各國的共識。大量研究結果表明,柴油機是日益產(chǎn)業(yè)化應用的各種動力機械中熱效率最高、能量利用率最好、最節(jié)能、有害廢氣排放量較少的一種機型。在相同路況下,柴油機與同等排量汽油車的油耗比例為710。柴油機不但有優(yōu)良的燃油經(jīng)常性,還具有很大的改進潛力。而現(xiàn)在最先進的柴油機技術CDRI(高壓共軌柴油直噴

8、技術)可使發(fā)動機更節(jié)能、排放更環(huán)保。電動汽車、燃料電池汽車在現(xiàn)金還是由于電池的技術難關和過高的成本難以大量生產(chǎn)推行。目前的混合動力汽車大多數(shù)也是基于汽油機而來，排放并不能達到很低。而柴油機的技術現(xiàn)在已經(jīng)很成熟了，用更低的成本達到同樣的效果，何樂而不為呢。況且歐洲汽車品牌也積極推進柴油機車型在中國市場的投入，柴油汽車在中國還有很大的市場潛力，希望在不久的將來，柴油機車型會在中國得到更好地發(fā)展。二 自然吸氣發(fā)動機與增壓發(fā)動機的對比自然吸氣發(fā)動機與增壓發(fā)動機的不同主要在于進氣系統(tǒng)。進氣系統(tǒng)包括進氣導流管、空氣濾清器、近期總管、節(jié)氣門體和進氣歧管。自然吸氣發(fā)動機是靠活塞下行時氣缸中產(chǎn)生的真空將外界空氣

9、吸入，這就使得自然吸氣發(fā)動機的進氣效率小于1。進氣效率的限制又使發(fā)動機的有效功率難以提高。增壓利用空氣壓縮機將空氣壓縮，密度增大，使更多的空氣可以進入氣缸，大大提高了進氣效率，燃油供給系統(tǒng)也可以增加噴油量，使發(fā)動機排量不變的情況下功率提高。方式有增壓兩種：機械增壓和廢氣渦輪增壓。機械增壓又分為兩種：螺旋式增壓器和離心式增壓器，現(xiàn)在大部分汽車使用的是螺旋式增壓器。螺旋式機械增壓羅茨式壓氣機使用離心式機械增壓器的肌肉車渦輪增壓器機械增壓器采用皮帶與發(fā)動機曲軸皮帶輪連接，帶動機械增壓器的葉片，使進氣獲得增壓。1機械增壓的特點:機械增壓器葉片與發(fā)動機轉速完全同步，各類發(fā)動機的皮帶輪尺寸差異不大，切受限

10、于安裝空間，機械增壓在發(fā)動機轉速很高時效果不好，因為轉速越高，增壓機就需要更大的功率來帶動，對發(fā)動機的影響很大。相反的，在低轉速區(qū)間，機械增壓就有相應靈敏的特點?，F(xiàn)在常用的壓氣機為羅茨式壓氣機，由轉子（二葉或三葉）、轉子軸、傳動輪、殼體和電磁離合器組成。廢氣渦輪增壓由渦輪機和壓氣機等部分組成，渦輪機進氣口與排氣歧管相連，渦輪的排氣口接在排氣管上。廢氣渦輪增壓分單渦輪增壓和雙渦輪增壓。單渦輪增壓是由一臺渦輪機和一臺壓氣機組成，雙渦輪增壓有兩個渦輪，渦輪并聯(lián)或串聯(lián)，分別帶動壓氣機進行增壓。2.廢氣渦輪增壓特點：利用廢氣排出時的能量驅動壓氣機壓縮空氣，具有結構緊湊、質量小，增壓壓力大，在較寬的流量范

11、圍內具有較高的效率，渦輪葉片常在900高溫的排氣沖擊下工作，并承受巨大的離心力作用，對材料和加工精度都有很高的要求。增壓技術在柴油機上的應用相對較早，汽油機由于受到爆震等因素的制約，增壓技術的應用相對要困難些。但隨著汽油機電控等先進技術的應用，越來越多的汽油機采用了增壓技術，如德國大眾公司TFSI發(fā)動機、梅賽德斯-奔馳CGI發(fā)動機等。增壓發(fā)動機特別是汽油增壓發(fā)動機最近幾年發(fā)展迅猛，幾乎所有品牌的汽車公司都有裝備增壓發(fā)動機的車型。增壓風動機由于排量小，質量相應小，性能能和更大排量的自然吸氣發(fā)動機相媲美，油耗卻比同樣性能自然吸氣發(fā)動機低，所以應用越來越多。而且通過應用抗震性好的汽油和電控，使得爆震

12、的影響越來越小。然而，增壓發(fā)動機仍然有一些限制因素，比如成本比自然吸氣發(fā)動機高一些，對汽油油品要求比較嚴格。發(fā)動機對潤滑和冷卻要求很高。發(fā)動機在惡劣環(huán)境中工作穩(wěn)定性差，維修和保養(yǎng)的成本也比自然吸氣發(fā)動機高很多。渦輪增壓發(fā)動機在低轉速有增壓延遲，使得其工作線性差，平順性不夠。但是隨著技術的進步，這些弊端會不斷被解決。三 二沖程發(fā)動機與四沖程發(fā)動機以及轉子發(fā)動機的對比1. 二沖程發(fā)動機二沖程發(fā)動機屬于往復式活塞發(fā)動機。二沖程發(fā)動機曲軸旋轉一周就是一個工作循環(huán)，曲軸箱是密閉的，發(fā)動機壓縮時，排氣孔和進氣孔都關閉，壓縮到一定位置時，排氣孔才打開，此時在壓縮的同時進氣。壓縮接近終了時，火花塞點火，混合氣

13、燃燒做功，活塞下行。當活塞下行到一定位置時，掃氣孔和排氣孔打開，新鮮混合氣進入汽缸，廢棄被掃出。此時，一個工作循環(huán)完成。二沖程發(fā)動機優(yōu)點：沒有缸蓋和配氣機構，結構簡單，質量輕，制造和維護的成本低廉，比功率大，運轉相對平穩(wěn)等由于二沖程發(fā)動機的優(yōu)點，被廣泛用于摩托車和發(fā)電機。二沖程發(fā)動機的缺點：油耗大，排放污染大。曲軸箱的潤滑是通過在汽油中加入機油來潤滑的，而機油會在燃燒室燒掉，增加了污染物排放。所以二沖程發(fā)動機逐漸被四沖程發(fā)動機取代，但是有些二沖程發(fā)動機采用電控直接噴射技術，一定程度上降低了油耗和污染物排放。2. 四沖程發(fā)動機四沖程發(fā)動機是現(xiàn)今應用最廣泛的發(fā)動機。四沖程發(fā)動機也屬于往復式活塞發(fā)動

14、機。四沖程發(fā)動機曲軸旋轉兩周是一個工作循環(huán)。每個工作循環(huán)分為四個步驟：進氣、壓縮、做功、排氣。進氣行程時，活塞下行，進氣門打開，新鮮空氣或者混合氣進入汽缸；壓縮行程時，進氣門關閉，活塞上行，空氣或者混合氣被壓縮，至上止點附近，如果是柴油機，噴油嘴噴油并開始燃燒推動活塞下行進入做功行程，如果是汽油機，火花塞將混合氣點燃，推動活塞下行進入做功行程，排氣行程時，排氣門打開，活塞上行，將廢氣排出，一個工作循環(huán)結束。四沖程發(fā)動機優(yōu)點：有專門的配氣機構，并且現(xiàn)代電控四沖程發(fā)動機裝備有氣門升程、配氣相位可調節(jié)等技術，使得發(fā)動機的性能優(yōu)良且排放很低、燃油消耗也不斷降低。有專門的機油泵對發(fā)動機進行壓力潤滑，與飛

15、濺潤滑相結合，潤滑效果好，發(fā)動機使用壽命長。四沖程發(fā)動機排氣壓力小，所以排氣噪聲比二沖程發(fā)動機小很多，大大改善車輛的乘坐舒適性。四沖程發(fā)動機缺點：因為四沖程發(fā)動機是通過氣門的開關來進行進排氣，所以需要缸蓋和配氣機構，質量有所增加，而且零件非常多，需要更好地保養(yǎng)和維修。3. 三角轉子發(fā)動機（汪克爾發(fā)動機）三角轉子發(fā)動機是在1950年代初期由德國工程師菲力斯汪克爾（Felix Wankel）發(fā)明，后來日本馬自達公司將此技術買斷。并通過60多年的潛心研究，生產(chǎn)出了世界聞名的RX-7、RX-8等高性能汽車。汪克爾發(fā)動機三角轉子發(fā)動機由轉子、殼體、輸出軸組成。轉子：三角轉子發(fā)動機的核心是三角形的轉子活塞

16、，轉子有三個凸面，每個凸面相當于一個活塞。 轉子的每個凸面都有一個凹陷，用于增加發(fā)動機的排氣量，容納更多空氣、燃油混合氣。每個凸面的頂點是一個金屬刀片，它形成對燃燒室的外部密封。 轉子的每側有金屬環(huán)，用于密封燃燒室的兩側。 轉子有一組內部輪齒，位于其中一個側面的中心。 它們與固定到殼體的齒輪相嚙合。 這種嚙合決定了轉子在殼體內運動的路徑和方向。殼體：殼體大致呈橢圓形之所以設計成這樣，目的在于使轉子各頂點能夠始終與室壁接觸，從而形成三個獨立的密封氣室。殼體的每一部分都專用于燃燒過程的一部分。 燃燒過程的四部分包括：進氣、壓縮、燃燒、排氣。進、排氣口位于殼體中，它們沒有氣門。 排氣口直接連接到排氣

17、裝置，進氣口直接連接到節(jié)氣門。 輸出軸：輸出軸有一些離心式圓形凸軸，也就是說，它們偏離了軸的中心線。 一個轉子與一個凸軸相合。 這些凸軸的作用類似于活塞式發(fā)動機中的曲軸。 當轉子沿其路徑在殼體內轉動時，會推動這些凸軸。 由于凸軸是以離心方式安裝在輸出軸上的，因此轉子施加給凸軸的力在輸出軸中產(chǎn)生力矩，從而使輸出軸旋轉。三角轉子發(fā)動機的優(yōu)點：1. 運動零件更少 與四沖程活塞式發(fā)動機相比，轉子發(fā)動機的運動零件要少得多。 雙轉子發(fā)動機主要有三個運動零件： 兩個轉子和一個輸出軸。 即使最簡單的四缸活塞式發(fā)動機也至少有40個運動零件，包括活塞、連桿、凸輪軸、氣門、氣門彈簧、搖臂、正時皮帶、正時齒輪和曲軸等。 運動零件的減少意味著轉子發(fā)動機的可靠性更高。 這就是為什么某些飛機制造商（包括空中客車在內）傾向于使用轉子發(fā)動機而非活塞式發(fā)動機的原因。 2. 更順暢 轉子發(fā)動機中所有零件均沿一個方向持續(xù)旋轉，不需要像傳統(tǒng)發(fā)動機中的活塞那樣劇烈地變換方向。通過利用定向旋轉配重物來消除震動，轉子發(fā)動機實現(xiàn)了內部平衡。 轉子發(fā)動機中的動力輸出也非常順暢。 因為每次燃燒可使轉子旋轉90度，并且轉子每旋轉一周，輸出軸將旋轉三周，所以每次燃燒可使輸出軸旋轉2