柴油机比汽油机效率高为什么

如题所述

如今,绝大多数家用车都采用汽油发动机,只有极少数车型使用柴油发动机。汽油发动机给人的感觉是噪音小、速度快,而柴油发动机给人的感觉是速度大,扭矩强。此外,柴油发动机普遍比汽油发动机更省油。那么,为什么两者会有这些不同点呢?今天,我们就来详细探讨一下汽油发动机与柴油发动机之间的主要区别,相信看完这些内容,您对发动机会有更深入的了解。

1. 燃油的引燃方式不同

汽油发动机通过火花塞点燃进入气缸的燃油,而柴油发动机则通过活塞压缩空气产生的高温使柴油自行燃烧。因为汽油的自燃温度更高,所以汽油发动机无法实现压燃,只能借助火花塞产生的高温强制点燃。而柴油的自燃温度相对较低,只要压缩比足够大,活塞压缩空气产生的温度就足以让柴油自行燃烧。

因此,柴油发动机的压缩比普遍更大,这样在压缩冲程末端才能产生足够的高温。由于压缩比越高,热效率就越高,所以柴油发动机的热效率普遍比汽油发动机更高。

2. 燃烧方式不同

无论是汽油发动机还是柴油发动机,都需要将燃油蒸发成燃油蒸汽,然后与空气混合形成可燃混合气。但是,两者在燃烧方式上有所不同。汽油发动机在进气冲程和压缩冲程中,汽油已经充分蒸发并与空气混合,火花塞点火后,电弧引燃混合气,燃烧速度很快。而柴油发动机在压缩冲程末,气缸内温度剧烈上升时喷油,将柴油喷成小的雾状液滴,这些液滴遇到高温后迅速燃烧,燃烧过程中容易出现混合不均匀的情况。

3. 动力控制方式不同

汽油发动机通过控制进气量间接控制喷油量,节气门控制进气量,进气管路上的节气门控制着进入气缸的空气量,油门踏板控制节气门的开度。而柴油发动机则直接通过喷油量来控制动力大小,没有节气门。因此,柴油发动机没有节气门的阻碍作用,活塞吸气阻力小,消耗的动力更少,这也是柴油发动机热效率高的一个原因。但现代的柴油发动机也有节气门,主要用于控制排放。

了解以上内容后,我们可以解释一些生活中的问题:

为什么柴油发动机容易冒黑烟?

柴油发动机容易冒黑烟是因为其特殊的燃烧方式。由于柴油发动机的油门直接控制喷油量,当油门踩得较大时,喷油量增加,但柴油发动机无法提前将柴油混合好,只能在压缩冲程末端一次性喷入气缸。这样,部分柴油可能没有充分混合就被高温氧化成碳颗粒,导致冒黑烟。不过,现代柴油发动机在排气系统上安装颗粒捕捉器来过滤尾气中的碳颗粒,所以不再容易冒黑烟。

为什么柴油发动机的转速更低?

柴油发动机的转速更低是因为其燃烧方式。柴油发动机必须在活塞压缩最剧烈的时候喷油,以确保高温使柴油燃烧。如果喷油早或晚,气缸内的温度会降低,柴油可能无法完全燃烧。因此,柴油发动机只有在压缩冲程末端的一段时间内才能喷油。这导致柴油发动机的转速普遍更低。

为什么柴油发动机的噪音更大?

柴油发动机的噪音主要来自两个方面:一是高压机械油泵,因为柴油发动机的喷油压力非常高,需要使用机械油泵,在工作时会产生较大的噪音。另一个原因是柴油发动机燃烧产生的噪音。由于没有节气门节流,气缸内每次可以最大限度地吸入空气,加上柴油发动机高压缩比,在压缩冲程末端气缸内压力非常高。此时,柴油又在瞬间全部喷入气缸剧烈燃烧,巨大的压力和猛烈的燃烧会导致柴油发动机燃烧噪音大。
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