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汽油機與柴油機的區別僅僅是點燃方式嗎?汽油機為什麼不能壓燃?

說起汽油機和柴油機的區別,很多人都會說:知道,不就是燃料的點燃方式不同嗎,汽油機是點燃的,柴油機是壓燃的。汽油機比柴油機多了一套點火系統,所以汽油機結構比柴油機複雜。那麼他們之間難道僅僅是這一點區別嗎?今天老侯從更專業的角度,來給大家分析一下汽油機和柴油機還有哪些不同之處。

汽油和柴油的區別

汽油與柴油相比要輕很多,一般汽油的密度0.725g/ml,而柴油的密度是0.83~0.855g/ml(柴油標號越高密度越低),同時柴油的粘度更高,不容易汽化。

汽油的主要成分是異辛烷,而柴油的主要成分是是含9到18個碳原子的鏈烷、環烷或芳烴,一般用十六烷值來表示。比起汽油來,柴油含有更多更長的碳原子鏈。生產柴油時的精鍊過程較少,所以柴油比汽油便宜。

柴油比汽油有更高的能量密度。平均算來,每升的柴油含有的能量是每升的汽油含有能量的1.2倍。再加上柴油機的熱效率更高,所以柴油機比汽油機的油耗要低很多。

在大家的印象中,汽油更容易燃燒,所以汽油的燃點低。事實上汽油的燃點是427℃,而柴油的燃點是220℃,柴油的燃點更低。這也是柴油機可以使用壓燃式的理論依據之一。由於汽油更容易汽化,所以汽油的燃燒速度更快,而柴油的燃燒速度相對較慢。

壓縮比的區別

一般汽油機的壓縮比在8:1~11:1之間,個別的車型可以做到14:1;而柴油機的壓縮比一般在16:1~22:1之間,最高可以做到26:1。可以看出,柴油機的壓縮比要遠高於汽油機。一般來說,壓縮比越高,發動機的熱效率就越高,那麼汽油機為什麼不可以將壓縮比做大一點呢?

這主要是因為,汽油的燃燒速度很快,如果壓縮比過大,汽油和空氣的混合氣被壓縮的過於猛烈,在燃燒過程中就會出現爆燃。這是一種對發動機害處極大的燃燒狀態。在設計發動機時,壓縮比與燃料的匹配,主要就是看是否會發生爆燃。所以,汽油機的壓縮比相對較低,就是為了避免爆燃。

氣缸的直徑

一般汽油機的氣缸直徑都不超過100mm,以前的解放141使用的CA6102汽油機氣缸直徑是102mm,這幾乎是汽油機缸徑的極限了。而柴油機的氣缸直徑很大,一些船用發動機可以做到一米多。這究竟是為什麼呢?

答案還是與汽油和柴油的燃燒特性有關。汽油機使用的是火花塞點火的方式點燃混合氣的。如果氣缸的直徑過大,氣缸中的末端混合氣就會在火焰前鋒到達前發生燃燒,即爆燃。所以汽油機的缸徑不能做得過大。現在市場上常見的民用車中,普拉多裝備的2.7排量四缸發動機,氣缸直徑是95mm,是我所知道的最大缸徑的汽油發動機了。

而柴油機使用的是壓燃式的方式來點燃混合氣的,在燃燒時會產生多個火焰中心,不存在爆燃這種說法。所以柴油機的缸徑做的很大也無所謂。

活塞的行程

活塞的行程越大,發動機的扭矩就越大,但是發動機的轉速較低。一般汽油機燃燒速度快,趨向於使用短行程、高轉速;而柴油機燃燒速度慢,趨向於使用長行程、低轉速。所以一般同排量的汽油機和柴油機,柴油機相對更高一些,就是這個原因。同時由於柴油機壓縮比高,工作壓力大,所以柴油機的零部件都經過加強,比較笨重。

混合氣燃燒方式

這是網友最熟知的區別了。汽油機採用點燃式,而柴油機採用壓燃式。那麼為什麼汽油機不能採用壓燃式呢?

大家知道,發動機工作有四個行程,分別是進氣、壓縮、作功、排氣。當柴油發動機處於壓縮上止點時,缸內溫度可以達到500~800℃。由於柴油的燃點是220℃,所以此時噴入柴油,在很短時間內與空氣混合后便立即自行發火燃燒;而汽油機的缸內溫度只有300~400℃,但是汽油的燃點是427℃,所以此時即使噴入汽油,汽油也不會燃燒,必須使用火花塞點火來引燃它。因此汽油機是無法實現壓燃的。

有人說,現在的汽油機也使用了缸內直噴的技術了,這不就跟柴油機一樣了嗎!其實二者還是有區別的。汽油缸內直噴是在發動機進氣行程結束、壓縮行程開始就開始噴入汽油,汽油與空氣是在整個壓縮行程中充分混合的,當到達上止點時火花塞點火燃燒;而柴油機噴油是在壓縮行程終了時才開始的,噴入的柴油立即發火燃燒,柴油與空氣的混合是不均勻的。所以,汽油機的空燃比一般嚴格控制在14.7:1,而柴油機的空燃比可以高達20:1。

發動機的熱效率

由於柴油發動機的壓縮比是高於汽油車發動機的,所以其燃油轉化率也是遠遠高於汽油機的,能獲得更高的燃燒效率,所以柴油機的熱效率一般高於汽油機。在現階段,汽油機的熱效率普遍在30%~40%之間,而柴油機可以達到35%~45%。

發動機的功率和扭矩

大家都知道,柴油機更「有勁」,其實是指發動機的扭矩更大。如果對比同排量的汽油機和柴油機,會發現汽油機的功率更大,但是柴油機的扭矩更大。這主要是因為柴油機的壓縮比大,活塞行程大,所以可以發出較大的扭矩。但是由於轉速低,所以功率並不大。柴油機最大的優勢就是可以在較低的轉速下發出較大的扭矩,這一點對於貨車和越野車來說特別適用。所以,在大型貨車、工程機械以及一些越野車上得到了廣泛的應用。

綜合來看,汽油機震動小、轉速高,適用於轎車和輕型車輛;柴油機扭矩大,經濟性能好,適用於卡車和大型客車。但其工作時噪音大,振動大,排放也比汽油機差,同時柴油是國家的重要戰略物質,所以,柴油機在家庭轎車中很難推廣開來。

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