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同技術發動機,為什么汽油比柴油熱效率低

閱讀:1518          發布時間:2021-1-23

動力系統作為一輛車驅動力的源泉是整車重要的部分之一,評價動力系統的好壞有很多標準,例如扭矩、馬力、燃油經濟性、發動機變速箱的匹配程度等等。

其中前兩個評價指標是單獨針對發動機的,后兩個評價的是動力系統整體性能表現,上述四個評價指標重要且常見,但還有一個同樣重要的性能指標在柴油機領域不易被提起,叫做發動機熱效率。

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

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

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

可以看出同樣是高技術水平的發動機,柴油機的熱效率會更高一些,這是因為柴油汽油發動機不同特點導致的。

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

而汽油發動機會將汽油和空氣混合后一起壓縮然后在進行點燃,因為單純靠壓縮產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,為什么汽油機不能提高壓縮比,進而提升熱效率呢?

這是因為爆震的存在,汽油機點火之后火焰以火花塞為中心向外燃燒擴散,燃燒開始之后因為氣體的膨脹氣缸內的壓力會進一步提升。

這會產生一個問題,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生爆震,動力會下降嚴重是缸體或者連桿也可能受損。

所以因為爆震的原因,汽油機無法像柴油機一樣設計成很高的壓縮比,也就無法達到柴油機的高熱效率。

說完了柴油機熱效率較高的原因,再來說一說熱效率對于發動機實際表現的影響,首先要強調一點,并不是一輛車的發動機的熱效率越高油耗就一定會越低。

因為一臺發動機的熱效率高低取決于它在特定工況下的表現,并不是全工況下都能達到這個數值,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到什么水平,再者發動機變速箱匹配,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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