汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的異同及發(fā)展方向

1、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)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(píng)論 (0 字號(hào):T|T汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)都屬于內(nèi)燃機(jī), 都是燃燒燃料后通過(guò)推動(dòng)氣缸內(nèi)活塞作往返運(yùn)動(dòng)來(lái) 將燃料中的化學(xué)能量轉(zhuǎn)換成為驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)的機(jī)械能量,因此兩者的工作原理大體是相同 的。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的最主要的區(qū)別在于燃料物理特性所引起的點(diǎn)火方式的區(qū)別, 從而表現(xiàn)出各自不同的熱效率、經(jīng)濟(jì)性,以及外形特點(diǎn)等。詳見下表的比較。汽油發(fā)動(dòng)機(jī) 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)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(qiáng) 不易揮發(fā)燃料

2、燃點(diǎn) 220-250 著火點(diǎn)較高點(diǎn)火方式 火花塞點(diǎn)燃 壓燃式壓縮比 一般 10 一般為 16-22熱效率 35% 45%經(jīng)濟(jì)性 柴油機(jī)較高,比汽油節(jié)油 15%-30%特點(diǎn) 體積小、重量輕、起動(dòng)性好,價(jià)格便宜,最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速高;振動(dòng)及噪聲小 可靠性 高,比較笨重,體積較大,成本較高,振動(dòng)噪聲大;柴油不易蒸發(fā),冬季冷車時(shí)起動(dòng)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(dòng)機(jī)中, 油氣混合氣進(jìn)入氣缸后, 在壓縮接近終了時(shí)由火花塞點(diǎn)燃。 因此, 汽油發(fā)動(dòng) 機(jī)需要一套控制何時(shí)讓火花塞工作的點(diǎn)火系統(tǒng), 為保證汽油機(jī)的正常工作, 必須精確控制火 花塞放電的時(shí)刻和火花能量的大小,

3、 故燃料供給系和點(diǎn)火系是發(fā)生故障比例較高的部位。 此 外由于汽油的燃點(diǎn)較低, 汽油機(jī)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(jì) 性較柴油機(jī)為差。汽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于其體積小、重量輕、價(jià)格便宜、起動(dòng)性好,最大功率時(shí) 的轉(zhuǎn)速高, 工作中振動(dòng)及噪聲小。因此在載客汽車,特別是轎車中,汽油機(jī)得到了廣泛的應(yīng) 用, 特別是在我們國(guó)家目前生產(chǎn)的絕大多數(shù)轎車, 都是采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)作為自己的動(dòng)力系統(tǒng)。柴油機(jī)采用壓縮空氣的辦法提高空氣溫度, 使空氣溫度超過(guò)柴油的自燃燃點(diǎn), 這時(shí)再噴入柴 油、柴油噴霧和空氣混合的同時(shí)自己點(diǎn)火燃燒。因此,柴油發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)需點(diǎn)火系。同時(shí),柴油 機(jī)的供油系統(tǒng)也相對(duì)簡(jiǎn)單, 因此柴油發(fā)動(dòng)

4、機(jī)的可靠性要比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的好。 由于不受爆燃的 限制以及柴油自燃的需要, 柴油機(jī)壓縮比很高。 熱效率和經(jīng)濟(jì)性都要好于汽油機(jī), 同時(shí)在相 同功率的情況下,柴油機(jī)的扭矩大, 最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速低,適合于載貨汽車的使用。柴油機(jī) 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(jī)工作粗暴,振動(dòng)噪聲大;柴 油不易蒸發(fā), 冬季冷車時(shí)起動(dòng)困難。 在環(huán)保方面, 柴油機(jī)的二氧化碳排放平均比汽油機(jī)的低 30%-35%。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)汽油機(jī)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(guò)均勻燃燒和分層燃燒, 實(shí)現(xiàn)了 高負(fù)荷、 尤其是低負(fù)荷下的燃油消耗降低, 動(dòng)力還有很大提升, 在部分負(fù)荷時(shí)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(dòng)機(jī)在全負(fù)荷時(shí),燃油噴射與進(jìn)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(huì)得到充分的燃燒, 使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力得到淋漓盡致的發(fā)揮。 在均勻燃燒時(shí)有著和傳統(tǒng)噴射發(fā)動(dòng) 機(jī)相同的空氣與燃油混合比,即空燃比是 14.7 1,此時(shí)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(shuō)在均勻燃燒情況下, 在獲得高動(dòng)力輸出和扭矩 值的同時(shí)付出了較低的燃油消耗。出色的經(jīng)濟(jì)性主要表現(xiàn)在部分負(fù)荷時(shí)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(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的需求。 在分層燃燒時(shí), 直到壓縮行程時(shí)才噴射

6、燃油,油霧直接進(jìn)入燃燒室中的空氣,而噴油就發(fā)生在點(diǎn)火前瞬間。分層燃燒時(shí) lambda 值 達(dá)到 4,可見發(fā)動(dòng)機(jī)在中、低速時(shí)燃油是多么節(jié)省。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,在燃燒時(shí)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(dòng)機(jī)熱效率。完善的發(fā)動(dòng)機(jī)后處理使排放達(dá)到歐標(biāo)準(zhǔn):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(shí)的氮氧化物降低了 70%。 FSI 發(fā)動(dòng)機(jī)有 2個(gè)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(chǔ)存型轉(zhuǎn)化器。排放達(dá)到了歐,在德國(guó)每年要節(jié) 省 307歐元的道路使用稅。 油噴射與進(jìn)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(huì)得到充分的燃燒,使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)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(dòng)機(jī)的 C 級(jí)轎車, 即 C200 CGI。 峰值功率是 125kW ,扭矩比上一代增加了 15%,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速只有 1500rpm 時(shí)即可輸出扭 矩的 75%,在 3000rpm 時(shí)輸出最高扭矩 250Nm ,并持續(xù)到 4500rpm 。與相同排量

8、 C 級(jí)車相 比節(jié)油超過(guò) 19%,綜合油耗是 7.8L/100km。排放達(dá)到歐。 0到 100km/h的加速時(shí)間是 9.0秒,最高時(shí)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(shí)間是 9.7秒, 最高時(shí)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(dòng)機(jī)的差距了。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓直接噴射技術(shù)今天的柴油機(jī)由于采用了渦輪增壓直接噴射技術(shù) (Turbo Direct Injection,簡(jiǎn)稱 TDI , 徹底改變 了原來(lái)那

9、種令人厭惡的冒黑煙、 功率低的舊形象, 且壽命更長(zhǎng),動(dòng)力更強(qiáng)勁。與傳統(tǒng)的柴油 噴射系統(tǒng)中:無(wú)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(diǎn)是噴射壓力低,噴油時(shí)刻和噴油量也很有限。而 TDI 柴油機(jī)從根本上克服了這些 缺陷, 它的每一個(gè)氣缸都有一個(gè)獨(dú)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(shí)間控制更精確, 另外還能通過(guò)預(yù)噴射進(jìn)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(jìn)展,使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)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(dòng)機(jī)在豪華轎車的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)方面, 德國(guó)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(chǎng)。經(jīng) 過(guò) 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(yàn)。 奧迪在 TDI 的四氣閥技 術(shù)、 渦旋進(jìn)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(gè)推出六 缸 TDI 柴油發(fā)動(dòng)機(jī),并最先用在奧迪 A8豪華轎車上。一汽大眾 2004款寶來(lái)轎車上裝備了先進(jìn)的直噴式渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī) (TDI, 采用了多項(xiàng)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(guó)產(chǎn)轎車上應(yīng)用。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)發(fā)展前景傳統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)比較笨重,升功率指標(biāo)不如汽油機(jī)(轉(zhuǎn)速較低 ,噪聲、振動(dòng)較高,炭煙 與顆粒排放比較嚴(yán)重, 所以一直以來(lái)很少受到轎車的青睞。 但隨著近年來(lái)柴油機(jī)技術(shù)的進(jìn)步, 特別是小型高速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的新發(fā)展,一批先進(jìn)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(dòng)機(jī)上應(yīng)用,使原來(lái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)存在的缺點(diǎn)得到了較好的解 決,而柴油機(jī)在節(jié)能與 CO2排放方面的優(yōu)勢(shì),則是包括汽油機(jī)在內(nèi)的所有熱力發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法 取代的,因此,先進(jìn)的小型高速柴油發(fā)動(dòng)機(jī),其排放已經(jīng)達(dá)到歐洲 III 號(hào)的標(biāo)準(zhǔn),成為“綠 色發(fā)動(dòng)機(jī)” ,目前已經(jīng)成

12、為歐美許多新轎車的動(dòng)力裝置, “綠色柴油機(jī)”副主席兼中國(guó) A VL 公司總裁 MichaelLaske 先生說(shuō):“ 當(dāng)今柴油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步使發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)和汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)的小汽車, 幾乎沒(méi)有明 顯區(qū)別。 ”可以預(yù)見,我國(guó)將出現(xiàn)越來(lái)越多的柴油轎車。石油價(jià)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(dòng) 力, 燃料電池或混合動(dòng)力等, 新能源汽車也開始逐步實(shí)用化, 但從真正經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā), 現(xiàn)階段采用新型柴油機(jī)作為車輛動(dòng)力, 無(wú)疑是最可行的方案之一。 歐盟各國(guó)乘用車市場(chǎng)柴油 機(jī)車市場(chǎng)占有率在 2005年達(dá)到新高。作為世界第二大汽車消費(fèi)市場(chǎng),柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)和強(qiáng)動(dòng) 力性符合了歐洲市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。根統(tǒng)計(jì), 2004年歐洲銷售的所有乘用車當(dāng)中,柴油發(fā)