汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機的異同及發(fā)展方向

1、汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機的異同及發(fā)展方向2010年 12月 31日 16:43騰訊汽車 微博 ISTIS我要評論 (0 字號:T|T汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機都屬于內(nèi)燃機, 都是燃燒燃料后通過推動氣缸內(nèi)活塞作往返運動來 將燃料中的化學(xué)能量轉(zhuǎn)換成為驅(qū)動車輛前進的機械能量,因此兩者的工作原理大體是相同 的。汽油發(fā)動機與柴油發(fā)動機的最主要的區(qū)別在于燃料物理特性所引起的點火方式的區(qū)別, 從而表現(xiàn)出各自不同的熱效率、經(jīng)濟性,以及外形特點等。詳見下表的比較。汽油發(fā)動機 柴油發(fā)動機燃料 汽油 柴油燃料能量密度 柴油為各日常燃料中最高,比液化天然氣高出近 1倍,比汽油高出 10%以上 燃料揮發(fā)性 較強 不易揮發(fā)燃料

2、燃點 220-250 著火點較高點火方式 火花塞點燃 壓燃式壓縮比 一般 10 一般為 16-22熱效率 35% 45%經(jīng)濟性 柴油機較高,比汽油節(jié)油 15%-30%特點 體積小、重量輕、起動性好,價格便宜,最大功率時的轉(zhuǎn)速高;振動及噪聲小 可靠性 高,比較笨重,體積較大,成本較高,振動噪聲大;柴油不易蒸發(fā),冬季冷車時起動困難 應(yīng)用 載客汽車、轎車 大、中型載重貨車 (近年逐步應(yīng)用于轎車 汽油發(fā)動機中, 油氣混合氣進入氣缸后, 在壓縮接近終了時由火花塞點燃。 因此, 汽油發(fā)動 機需要一套控制何時讓火花塞工作的點火系統(tǒng), 為保證汽油機的正常工作, 必須精確控制火 花塞放電的時刻和火花能量的大小,

3、 故燃料供給系和點火系是發(fā)生故障比例較高的部位。 此 外由于汽油的燃點較低, 汽油機的壓縮比就不能太高, 以免油氣自燃, 因此其熱效率和經(jīng)濟 性較柴油機為差。汽油機的優(yōu)點在于其體積小、重量輕、價格便宜、起動性好,最大功率時 的轉(zhuǎn)速高, 工作中振動及噪聲小。因此在載客汽車,特別是轎車中,汽油機得到了廣泛的應(yīng) 用, 特別是在我們國家目前生產(chǎn)的絕大多數(shù)轎車, 都是采用汽油發(fā)動機作為自己的動力系統(tǒng)。柴油機采用壓縮空氣的辦法提高空氣溫度, 使空氣溫度超過柴油的自燃燃點, 這時再噴入柴 油、柴油噴霧和空氣混合的同時自己點火燃燒。因此,柴油發(fā)動機無需點火系。同時,柴油 機的供油系統(tǒng)也相對簡單, 因此柴油發(fā)動

4、機的可靠性要比汽油發(fā)動機的好。 由于不受爆燃的 限制以及柴油自燃的需要, 柴油機壓縮比很高。 熱效率和經(jīng)濟性都要好于汽油機, 同時在相 同功率的情況下,柴油機的扭矩大, 最大功率時的轉(zhuǎn)速低,適合于載貨汽車的使用。柴油機 的噴油泵與噴嘴制造精度要求高,所以成本較高;另外,柴油機工作粗暴,振動噪聲大;柴 油不易蒸發(fā), 冬季冷車時起動困難。 在環(huán)保方面, 柴油機的二氧化碳排放平均比汽油機的低 30%-35%。汽油發(fā)動機缸內(nèi)直噴技術(shù)汽油機缸內(nèi)直噴作為新技術(shù)前景喜人。 缸內(nèi)直噴的原理是通過均勻燃燒和分層燃燒, 實現(xiàn)了 高負荷、 尤其是低負荷下的燃油消耗降低, 動力還有很大提升, 在部分負荷時仍具有的巨大

5、 節(jié)油作用。轉(zhuǎn)播到騰訊微博汽油發(fā)動機在全負荷時,燃油噴射與進氣同步, 燃油得到完全霧化, 使混合汽均勻地充滿燃燒室, 自然 會得到充分的燃燒, 使發(fā)動機動力得到淋漓盡致的發(fā)揮。 在均勻燃燒時有著和傳統(tǒng)噴射發(fā)動 機相同的空氣與燃油混合比,即空燃比是 14.7 1,此時的 lambda 值是 1。而燃油的蒸發(fā)又 使混合汽降溫, 去除了爆震的產(chǎn)生。 也就是說在均勻燃燒情況下, 在獲得高動力輸出和扭矩 值的同時付出了較低的燃油消耗。出色的經(jīng)濟性主要表現(xiàn)在部分負荷時的分層燃燒。 可燃混合物只分布在火花塞周圍, 混合汽 層的大小范圍精確地反映了瞬時發(fā)動機動力的需求。 在分層燃燒時, 直到壓縮行程時才噴射

6、燃油,油霧直接進入燃燒室中的空氣,而噴油就發(fā)生在點火前瞬間。分層燃燒時 lambda 值 達到 4,可見發(fā)動機在中、低速時燃油是多么節(jié)省。另一個優(yōu)點是,在燃燒時空氣層隔絕了 熱,減少了熱量向汽缸壁的傳遞,從而減少了熱量損失提升了發(fā)動機熱效率。完善的發(fā)動機后處理使排放達到歐標準:廢氣的 30%又流回了燃燒室。幫助降低了燃燒 溫度,并使分層燃燒時的氮氧化物降低了 70%。 FSI 發(fā)動機有 2個觸酶轉(zhuǎn)化器,在排氣歧管 后面是三元催化轉(zhuǎn)換器,再后面是 NOx 儲存型轉(zhuǎn)化器。排放達到了歐,在德國每年要節(jié) 省 307歐元的道路使用稅。 油噴射與進氣同步, 燃油得到完全霧化, 使混合汽均勻地充滿燃 燒室,

7、自然會得到充分的燃燒,使發(fā)動機動力得到淋漓盡致的發(fā)揮。今天,各大公司已經(jīng)把目光鎖定在了直噴,如博世公司開發(fā)了 Motronic MED7汽油直噴系 統(tǒng),奧迪公司開發(fā)了 FSI 系統(tǒng),奔馳開發(fā)了 CGI 系統(tǒng),菲亞特則開發(fā)了 JTS 系統(tǒng),雖然名 字不同,但它們都代表了汽油缸內(nèi)直噴。在 2002年底, 奔馳也上市了配有 1.8L CGI汽油缸內(nèi)直噴發(fā)動機的 C 級轎車, 即 C200 CGI。 峰值功率是 125kW ,扭矩比上一代增加了 15%,當發(fā)動機轉(zhuǎn)速只有 1500rpm 時即可輸出扭 矩的 75%,在 3000rpm 時輸出最高扭矩 250Nm ,并持續(xù)到 4500rpm 。與相同排量

8、 C 級車相 比節(jié)油超過 19%,綜合油耗是 7.8L/100km。排放達到歐。 0到 100km/h的加速時間是 9.0秒,最高時速 222km/h。與 C200 CGI 有著相同排量的 C 180 KOMPRESSOR 峰值功率是 105kW , 最高扭矩 220Nm/2500rpm, 0到 100km/h的加速時間是 9.7秒, 最高時速 222km/h, 綜合油耗 8.2L/100km。從以上數(shù)值就可以看出這 2款發(fā)動機的差距了。柴油發(fā)動機渦輪增壓直接噴射技術(shù)今天的柴油機由于采用了渦輪增壓直接噴射技術(shù) (Turbo Direct Injection,簡稱 TDI , 徹底改變 了原來那

9、種令人厭惡的冒黑煙、 功率低的舊形象, 且壽命更長,動力更強勁。與傳統(tǒng)的柴油 噴射系統(tǒng)中:無論是直列泵還是分配泵, 都是由一只油泵向所有的噴油器供油, 這種結(jié)構(gòu)最 大的缺點是噴射壓力低,噴油時刻和噴油量也很有限。而 TDI 柴油機從根本上克服了這些 缺陷, 它的每一個氣缸都有一個獨立的泵噴嘴, 由于取消了油管, 噴射壓力得以大幅度的提 高, 而電腦控制系統(tǒng)的引入使噴射的時間控制更精確, 另外還能通過預(yù)噴射進一步降低排氣污染。 此系統(tǒng)的核心部件為控制單元和泵噴嘴。 泵噴射系統(tǒng)在技術(shù)上的突破使柴油轎車的扭 矩、車速有了極大的進展,使柴油發(fā)動機達到了平穩(wěn)、高效燃燒的理想狀態(tài),并降低了燃燒 噪聲、降低

10、了尾氣中的 NOx 的含量。轉(zhuǎn)播到騰訊微博柴油發(fā)動機在豪華轎車的柴油發(fā)動機方面, 德國奧迪公司在核心技術(shù)和工藝方面都處于領(lǐng)先地位。 奧迪 自 1976年即開始了 TDI 的研發(fā), 1989年第一款配備 TDI 的奧迪柴油車正式投放市場。經(jīng) 過 15年的發(fā)展, 奧迪迄今已在 TDI 領(lǐng)域積累了豐富的技術(shù)和經(jīng)驗。 奧迪在 TDI 的四氣閥技 術(shù)、 渦旋進氣系統(tǒng)、 噴射系統(tǒng)等技術(shù)上取得了創(chuàng)造性的突破。 奧迪還在世界上第一個推出六 缸 TDI 柴油發(fā)動機,并最先用在奧迪 A8豪華轎車上。一汽大眾 2004款寶來轎車上裝備了先進的直噴式渦輪增壓柴油發(fā)動機 (TDI, 采用了多項最 新技術(shù),例如泵噴射系統(tǒng)

11、、可變噴嘴式渦輪增壓器等都是首次在國產(chǎn)轎車上應(yīng)用。柴油發(fā)動機市場發(fā)展前景傳統(tǒng)的柴油發(fā)動機比較笨重,升功率指標不如汽油機(轉(zhuǎn)速較低 ,噪聲、振動較高,炭煙 與顆粒排放比較嚴重, 所以一直以來很少受到轎車的青睞。 但隨著近年來柴油機技術(shù)的進步, 特別是小型高速柴油發(fā)動機的新發(fā)展,一批先進的技術(shù),例如電控直噴、共軌、渦輪增壓、 中冷等技術(shù)得以在小型柴油發(fā)動機上應(yīng)用,使原來柴油發(fā)動機存在的缺點得到了較好的解 決,而柴油機在節(jié)能與 CO2排放方面的優(yōu)勢,則是包括汽油機在內(nèi)的所有熱力發(fā)動機無法 取代的,因此,先進的小型高速柴油發(fā)動機,其排放已經(jīng)達到歐洲 III 號的標準,成為“綠 色發(fā)動機” ,目前已經(jīng)成

12、為歐美許多新轎車的動力裝置, “綠色柴油機”副主席兼中國 A VL 公司總裁 MichaelLaske 先生說:“ 當今柴油發(fā)動機技術(shù)的進步使發(fā)動機變得前所未有的平滑、 低噪音而且更加干凈。 在降噪和制造工藝方面, 柴油機和汽油機驅(qū)動的小汽車, 幾乎沒有明 顯區(qū)別。 ”可以預(yù)見,我國將出現(xiàn)越來越多的柴油轎車。石油價格日益高漲的今天, 汽車的節(jié)能要求也日益提高, 雖然目前出現(xiàn)了很多新能源:氫動 力, 燃料電池或混合動力等, 新能源汽車也開始逐步實用化, 但從真正經(jīng)濟實用的角度出發(fā), 現(xiàn)階段采用新型柴油機作為車輛動力, 無疑是最可行的方案之一。 歐盟各國乘用車市場柴油 機車市場占有率在 2005年達到新高。作為世界第二大汽車消費市場,柴油機的經(jīng)濟和強動 力性符合了歐洲市場的發(fā)展趨勢。根統(tǒng)計, 2004年歐洲銷售的所有乘用車當中,柴油發(fā)