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技術(shù)文章

同技術(shù)發(fā)動機(jī),為什么汽油比柴油熱效率低

閱讀:1520          發(fā)布時間:2021-1-23

動力系統(tǒng)作為一輛車驅(qū)動力的源泉是整車重要的部分之一,評價動力系統(tǒng)的好壞有很多標(biāo)準(zhǔn),例如扭矩、馬力、燃油經(jīng)濟(jì)性、發(fā)動機(jī)變速箱的匹配程度等等。

其中前兩個評價指標(biāo)是單獨針對發(fā)動機(jī)的,后兩個評價的是動力系統(tǒng)整體性能表現(xiàn),上述四個評價指標(biāo)重要且常見,但還有一個同樣重要的性能指標(biāo)在柴油機(jī)領(lǐng)域不易被提起,叫做發(fā)動機(jī)熱效率。

熱效率是指發(fā)動機(jī)在燃料燃燒爆炸發(fā)熱的過程中,將燃料釋放的的熱量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的效率,無論是汽油機(jī),柴油機(jī)還是航空器用的渦噴,渦軸,渦槳發(fā)動機(jī),它們都無法將燃料燃燒釋放的能量*轉(zhuǎn)化成機(jī)械能用于驅(qū)動。

目前汽油機(jī)的熱效率主要集中在35%-40%之間,引入國內(nèi)的車用汽油機(jī)熱效率的是豐田DynamicForceA25 2.5升引擎,熱效率達(dá)到了41%,能達(dá)到這個熱效率對于汽油機(jī)來說實屬不易。

但是對于柴油發(fā)動機(jī)來說達(dá)到41%并不是難事,拿同品牌的2.8T-1GD柴油機(jī)來說熱效率達(dá)到了44%,這臺發(fā)動機(jī)采用了高壓共軌,可變截面渦輪,活塞頂部隔熱涂層等一系列新技術(shù),熱效率也屬于車用柴油發(fā)動機(jī)里的水準(zhǔn)。

可以看出同樣是高技術(shù)水平的發(fā)動機(jī),柴油機(jī)的熱效率會更高一些,這是因為柴油汽油發(fā)動機(jī)不同特點導(dǎo)致的。

一般來說,對熱效率影響的就是壓縮比,柴油發(fā)動機(jī)的點火原理是壓燃,首先吸取空氣然后關(guān)閉氣門將空氣壓縮,這個過程中會產(chǎn)生大量的熱量,進(jìn)而噴入柴油直接就會開始燃燒膨脹做功。

而汽油發(fā)動機(jī)會將汽油和空氣混合后一起壓縮然后在進(jìn)行點燃,因為單純靠壓縮產(chǎn)生的熱量不足以點燃汽油,所以壓縮后還需要火花塞點燃(汽油燃點427°柴油燃點220°,所以實際上汽油比柴油更不易被點燃)。

那么既然都有壓縮過程,為什么汽油機(jī)不能提高壓縮比,進(jìn)而提升熱效率呢?

這是因為爆震的存在,汽油機(jī)點火之后火焰以火花塞為中心向外燃燒擴(kuò)散,燃燒開始之后因為氣體的膨脹氣缸內(nèi)的壓力會進(jìn)一步提升。

這會產(chǎn)生一個問題,在混合氣的外圍因為壓力過大,中心火焰沒有傳播過來時就會提前燃燒,兩股氣體相互碰撞就會產(chǎn)生爆震,動力會下降嚴(yán)重是缸體或者連桿也可能受損。

所以因為爆震的原因,汽油機(jī)無法像柴油機(jī)一樣設(shè)計成很高的壓縮比,也就無法達(dá)到柴油機(jī)的高熱效率。

說完了柴油機(jī)熱效率較高的原因,再來說一說熱效率對于發(fā)動機(jī)實際表現(xiàn)的影響,首先要強調(diào)一點,并不是一輛車的發(fā)動機(jī)的熱效率越高油耗就一定會越低。

因為一臺發(fā)動機(jī)的熱效率高低取決于它在特定工況下的表現(xiàn),并不是全工況下都能達(dá)到這個數(shù)值,所以實際上這個熱效率對油耗的影響并不太大。

重要的是常用工況下熱效率能達(dá)到什么水平,再者發(fā)動機(jī)變速箱匹配,換擋邏輯,速比選擇等都會在很大程度上影響油耗,熱效率只是影響油耗的其中一點。

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