汽油发动机和柴油发动机的异同及发展方向

1、汽油发动机和柴油发动机的异同及发展方向2010年 12月 31日 16:43腾讯汽车 微博 ISTIS我要评论 (0 字号:T|T汽油发动机和柴油发动机都属于内燃机, 都是燃烧燃料后通过推动气缸内活塞作往返运动来 将燃料中的化学能量转换成为驱动车辆前进的机械能量,因此两者的工作原理大体是相同 的。汽油发动机与柴油发动机的最主要的区别在于燃料物理特性所引起的点火方式的区别, 从而表现出各自不同的热效率、经济性,以及外形特点等。详见下表的比较。汽油发动机 柴油发动机燃料 汽油 柴油燃料能量密度 柴油为各日常燃料中最高,比液化天然气高出近 1倍,比汽油高出 10%以上 燃料挥发性 较强 不易挥发燃料

2、燃点 220-250 着火点较高点火方式 火花塞点燃 压燃式压缩比 一般 10 一般为 16-22热效率 35% 45%经济性 柴油机较高,比汽油节油 15%-30%特点 体积小、重量轻、起动性好,价格便宜,最大功率时的转速高;振动及噪声小 可靠性 高,比较笨重,体积较大,成本较高,振动噪声大;柴油不易蒸发,冬季冷车时起动困难 应用 载客汽车、轿车 大、中型载重货车 (近年逐步应用于轿车 汽油发动机中, 油气混合气进入气缸后, 在压缩接近终了时由火花塞点燃。 因此, 汽油发动 机需要一套控制何时让火花塞工作的点火系统, 为保证汽油机的正常工作, 必须精确控制火 花塞放电的时刻和火花能量的大小,

3、 故燃料供给系和点火系是发生故障比例较高的部位。 此 外由于汽油的燃点较低, 汽油机的压缩比就不能太高, 以免油气自燃, 因此其热效率和经济 性较柴油机为差。汽油机的优点在于其体积小、重量轻、价格便宜、起动性好,最大功率时 的转速高, 工作中振动及噪声小。因此在载客汽车,特别是轿车中,汽油机得到了广泛的应 用, 特别是在我们国家目前生产的绝大多数轿车, 都是采用汽油发动机作为自己的动力系统。柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度, 使空气温度超过柴油的自燃燃点, 这时再喷入柴 油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。因此,柴油发动机无需点火系。同时,柴油 机的供油系统也相对简单, 因此柴油发动

4、机的可靠性要比汽油发动机的好。 由于不受爆燃的 限制以及柴油自燃的需要, 柴油机压缩比很高。 热效率和经济性都要好于汽油机, 同时在相 同功率的情况下,柴油机的扭矩大, 最大功率时的转速低,适合于载货汽车的使用。柴油机 的喷油泵与喷嘴制造精度要求高,所以成本较高;另外,柴油机工作粗暴,振动噪声大;柴 油不易蒸发, 冬季冷车时起动困难。 在环保方面, 柴油机的二氧化碳排放平均比汽油机的低 30%-35%。汽油发动机缸内直喷技术汽油机缸内直喷作为新技术前景喜人。 缸内直喷的原理是通过均匀燃烧和分层燃烧, 实现了 高负荷、 尤其是低负荷下的燃油消耗降低, 动力还有很大提升, 在部分负荷时仍具有的巨大

5、 节油作用。转播到腾讯微博汽油发动机在全负荷时,燃油喷射与进气同步, 燃油得到完全雾化, 使混合汽均匀地充满燃烧室, 自然 会得到充分的燃烧, 使发动机动力得到淋漓尽致的发挥。 在均匀燃烧时有着和传统喷射发动 机相同的空气与燃油混合比,即空燃比是 14.7 1,此时的 lambda 值是 1。而燃油的蒸发又 使混合汽降温, 去除了爆震的产生。 也就是说在均匀燃烧情况下, 在获得高动力输出和扭矩 值的同时付出了较低的燃油消耗。出色的经济性主要表现在部分负荷时的分层燃烧。 可燃混合物只分布在火花塞周围, 混合汽 层的大小范围精确地反映了瞬时发动机动力的需求。 在分层燃烧时, 直到压缩行程时才喷射

6、燃油,油雾直接进入燃烧室中的空气,而喷油就发生在点火前瞬间。分层燃烧时 lambda 值 达到 4,可见发动机在中、低速时燃油是多么节省。另一个优点是,在燃烧时空气层隔绝了 热,减少了热量向汽缸壁的传递,从而减少了热量损失提升了发动机热效率。完善的发动机后处理使排放达到欧标准:废气的 30%又流回了燃烧室。帮助降低了燃烧 温度,并使分层燃烧时的氮氧化物降低了 70%。 FSI 发动机有 2个触酶转化器,在排气歧管 后面是三元催化转换器,再后面是 NOx 储存型转化器。排放达到了欧,在德国每年要节 省 307欧元的道路使用税。 油喷射与进气同步, 燃油得到完全雾化, 使混合汽均匀地充满燃 烧室,

7、自然会得到充分的燃烧,使发动机动力得到淋漓尽致的发挥。今天,各大公司已经把目光锁定在了直喷,如博世公司开发了 Motronic MED7汽油直喷系 统,奥迪公司开发了 FSI 系统,奔驰开发了 CGI 系统,菲亚特则开发了 JTS 系统,虽然名 字不同,但它们都代表了汽油缸内直喷。在 2002年底, 奔驰也上市了配有 1.8L CGI汽油缸内直喷发动机的 C 级轿车, 即 C200 CGI。 峰值功率是 125kW ,扭矩比上一代增加了 15%,当发动机转速只有 1500rpm 时即可输出扭 矩的 75%,在 3000rpm 时输出最高扭矩 250Nm ,并持续到 4500rpm 。与相同排量

8、 C 级车相 比节油超过 19%,综合油耗是 7.8L/100km。排放达到欧。 0到 100km/h的加速时间是 9.0秒,最高时速 222km/h。与 C200 CGI 有着相同排量的 C 180 KOMPRESSOR 峰值功率是 105kW , 最高扭矩 220Nm/2500rpm, 0到 100km/h的加速时间是 9.7秒, 最高时速 222km/h, 综合油耗 8.2L/100km。从以上数值就可以看出这 2款发动机的差距了。柴油发动机涡轮增压直接喷射技术今天的柴油机由于采用了涡轮增压直接喷射技术 (Turbo Direct Injection,简称 TDI , 彻底改变 了原来那

9、种令人厌恶的冒黑烟、 功率低的旧形象, 且寿命更长,动力更强劲。与传统的柴油 喷射系统中:无论是直列泵还是分配泵, 都是由一只油泵向所有的喷油器供油, 这种结构最 大的缺点是喷射压力低,喷油时刻和喷油量也很有限。而 TDI 柴油机从根本上克服了这些 缺陷, 它的每一个气缸都有一个独立的泵喷嘴, 由于取消了油管, 喷射压力得以大幅度的提 高, 而电脑控制系统的引入使喷射的时间控制更精确, 另外还能通过预喷射进一步降低排气污染。 此系统的核心部件为控制单元和泵喷嘴。 泵喷射系统在技术上的突破使柴油轿车的扭 矩、车速有了极大的进展,使柴油发动机达到了平稳、高效燃烧的理想状态,并降低了燃烧 噪声、降低

10、了尾气中的 NOx 的含量。转播到腾讯微博柴油发动机在豪华轿车的柴油发动机方面, 德国奥迪公司在核心技术和工艺方面都处于领先地位。 奥迪 自 1976年即开始了 TDI 的研发, 1989年第一款配备 TDI 的奥迪柴油车正式投放市场。经 过 15年的发展, 奥迪迄今已在 TDI 领域积累了丰富的技术和经验。 奥迪在 TDI 的四气阀技 术、 涡旋进气系统、 喷射系统等技术上取得了创造性的突破。 奥迪还在世界上第一个推出六 缸 TDI 柴油发动机,并最先用在奥迪 A8豪华轿车上。一汽大众 2004款宝来轿车上装备了先进的直喷式涡轮增压柴油发动机 (TDI, 采用了多项最 新技术,例如泵喷射系统

11、、可变喷嘴式涡轮增压器等都是首次在国产轿车上应用。柴油发动机市场发展前景传统的柴油发动机比较笨重,升功率指标不如汽油机(转速较低 ,噪声、振动较高,炭烟 与颗粒排放比较严重, 所以一直以来很少受到轿车的青睐。 但随着近年来柴油机技术的进步, 特别是小型高速柴油发动机的新发展,一批先进的技术,例如电控直喷、共轨、涡轮增压、 中冷等技术得以在小型柴油发动机上应用,使原来柴油发动机存在的缺点得到了较好的解 决,而柴油机在节能与 CO2排放方面的优势,则是包括汽油机在内的所有热力发动机无法 取代的,因此,先进的小型高速柴油发动机,其排放已经达到欧洲 III 号的标准,成为“绿 色发动机” ,目前已经成

12、为欧美许多新轿车的动力装置, “绿色柴油机”副主席兼中国 A VL 公司总裁 MichaelLaske 先生说:“ 当今柴油发动机技术的进步使发动机变得前所未有的平滑、 低噪音而且更加干净。 在降噪和制造工艺方面, 柴油机和汽油机驱动的小汽车, 几乎没有明 显区别。 ”可以预见,我国将出现越来越多的柴油轿车。石油价格日益高涨的今天, 汽车的节能要求也日益提高, 虽然目前出现了很多新能源:氢动 力, 燃料电池或混合动力等, 新能源汽车也开始逐步实用化, 但从真正经济实用的角度出发, 现阶段采用新型柴油机作为车辆动力, 无疑是最可行的方案之一。 欧盟各国乘用车市场柴油 机车市场占有率在 2005年达到新高。作为世界第二大汽车消费市场,柴油机的经济和强动 力性符合了欧洲市场的发展趋势。根统计, 2004年欧洲销售的所有乘用车当中,柴油发