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)動機都屬于內燃機, 都是燃燒燃料后通過推動氣缸內活塞作往返運動來 將燃料中的化學能量轉換成為驅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, 從而表現出各自不同的熱效率、經濟性,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 應用 載客汽車、轎車 大、中型載重貨車 (近年逐步應用于轎車 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 用, 特別是在我們國家目前生產的絕大多數轎車, 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)動機缸內直噴技術汽油機缸內直噴作為新技術前景喜人。 缸內直噴的原理是通過均勻燃燒和分層燃燒, 實現了 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。出色的經濟性主要表現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個觸酶轉化器,在排氣歧管 后面是三元催化轉換器,再后面是 NOx 儲存型轉化器。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直噴。在 2002年底, 奔馳也上市了配有 1.8L CGI汽油缸內直噴發(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今天的柴油機由于采用了渦輪增壓直接噴射技術 (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, 這種結構最 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和工藝方面都處于領先地位。 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 過 15年的發(fā)展, 奧迪迄今已在 TDI 領域積累了豐富的技術和經驗。 奧迪在 TDI 的四氣閥技 術、 渦旋進氣系統(tǒng)、 噴射系統(tǒng)等技術上取得了創(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,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轎車上應用。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,例如電控直噴、共軌、渦輪增壓、 中冷等技術得以在小型柴油發(fā)動機上應用,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,其排放已經達到歐洲 III 號的標準,成為“綠 色發(fā)動機” ,目前已經成

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, 柴油機和汽油機驅動的小汽車, 幾乎沒有明 顯區(qū)別。 ”可以預見,我國將出現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, 但從真正經濟實用的角度出發(fā), 現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)