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柴油机与汽油机各有什么优缺点?哪个更环保?

文章来源:本站   作者:管理员  发布时间:2014-12-10 10:37:53  浏览量:567

近几年,我国汽车保有量进入快速增长期,20l0年国内汽车销售l800多万辆,居全球第一;作为汽车的心脏——发动机主要有以汽油为燃料的汽油机和以柴油为燃料的柴油机,二者各有什么优缺点、哪个更环保?成为很多人关心的问题。
汽油机是点燃式的,燃料在气缸内靠电火花塞点燃;而柴油机是压燃式的,燃料依靠汽缸内空气压缩产生的热量引燃,也就是空气压缩会升高温度,当压缩空气的温度高于柴油的燃点时柴油就会燃烧。所以,汽油机的汽缸压缩比较低,通常在6~9,而柴油机的汽缸压缩比较高,一般都在12~22。汽油机因为压缩比小,所以震动小、转速高,升功率大,比重量轻,制造成本低,启动比较容易,负荷变化特性好,操作平稳,以及噪音和震动都比较小等优点,适用于轿车和轻型车辆;而柴油机因为压缩比大,动力强劲,热效率远高于汽油机,功率大,特别适合载重量大的车型;据统计同功率柴油机比汽油机节省燃油l 8%~28%,且柴油的价格一股略低于汽油。故同功率柴油机汽车比汽油机汽车节省燃料费用30%~40%。而且柴油机工作可靠,寿命长,大修间隔里程可达5O万km,是汽油机的两倍还多。缺点是震动大,噪音大,转速行程小,通常只有500~1 500这么点行程,而汽油机通常800~5000转都可以正常运行,而汽车为了更简单,变速箱只有那么几档,所以就只能用汽油机了,而且柴油机启动通常都需要很大的动力,所以蓄电池必须能有24V以上,所以这就造成了一些困难,但是现在,随着技术的发展,柴油机在平顺性和体积上都有很大改善,高强度的铝制缸体制造工艺,减轻了发动机的重量;废气后处理与颗粒物回收有效降低尾气污染;燃油高压共轨喷射以及较低压缩比(相对于传统柴油机)有效抑制噪声;平衡轴的应用提升了平顺性;VGT可变截面涡轮和中冷器提升了发动机功率,众多优良的设计逐渐装备于乘用车之上,让柴油机有了可以和汽油机竞争的资本,而其较低的碳排放以及出色的低速扭矩,被众多SUV甚至轿车包括高级轿车所接受。
虽然柴油发动机的转速低,影响了其最高的输出功率,但正是由于柴油发动机低转速,也给了柴油充分燃烧的时间,雾化充分的柴油在气缸内与空气充分混合、燃烧。使得柴油的燃烧效率要高于汽油,柴油能在燃烧室内充分的放热,将热能尽可能多的转化为推动活塞的动力。相比之下,由于汽油燃烧速度快,气体体积迅速膨胀,消耗掉了氧气,汽油在燃烧室内会出现不能充分燃烧的现象,便由于发动机进入排气行程,将高温高压的气体排放出去,从而造成了燃烧效率低,热能转化效率不高,燃料消耗也较多。
柴油燃烧速度慢,虽然可以促进柴油在燃烧室内充分燃烧,但燃烧速度却又制约了发动机的另一重要的性能指标--发动机响应性。发动机的响应性也就是当我们需要急加速时,发动机做出反应所需的时间。当我们需要发动机迅速提高转速,使车辆加速前进时,由于柴油燃烧速度慢的缘故,当急踩下油门时,虽然供油系统迅速做出了响应,增加了喷油量,但柴油依然要慢慢燃烧,使气体在气缸内逐渐膨胀,推动活塞运动,而此时柴油燃烧依然要维持原燃烧速度,气体不能迅速膨胀。这自然导致当急踩油门时发动机需要一定响应时间。而汽油机由于汽油燃烧速度快,能迅速着火燃烧,燃烧能很快扩散到整个气缸中,迅速膨胀的气体能很快推动活塞运动,因而在发动机的响应性上,柴油发动机远落后于汽油发动机。
发动机的可靠性对性能的影响也是不可忽视的,对于一台发动机来说,组成发动机的零件相当多,每个零件间相互协同工作才能实现发动机的正常运转,一旦某一零件出现故障,将对发动机的性能产生巨大的影响。而对于当代的汽车技术来说,电子技术已经被广泛应用于汽车当中,而汽车也成了一个机电一体化的高性能产品。发动机在计算机的监控下稳定运转,一旦计算机监测到某一信号异常,将影响发动机正常运转。汽油机的工作便是如此。相比柴油机由于汽油在气缸内燃烧做功需要火花塞点火来实现,而当火花塞的点火性能下降时,汽油发动机的动力性也会大打折扣。由火花塞、点火线圈等部件组成的点火系统的可靠性就直接影响到了发动机的性能。而对于结构更为简单的柴油发动机来说,由于柴油发火燃烧的方式不同,使得柴油发动机不需要用电火花来控制点火,因而避免了点火系统中诸如火花塞、高压点火线圈等组成部件对发动机性能和可靠性的影响,除此之外,柴油机的供油系统也都是纯机械的,避免了电控系统受电磁干扰而影响发动机正常工作当然对发动机的环保要求,也是影响发动机性能的重要因素,现在苛刻的环保标准对汽车尾气的排放提出了较高的要求。黑烟囱现象必然达不到目前的环保要求,但以此否决了柴油发动机,是对柴油发动机的不公和误解。我们上面了解了柴油发动机的很多性能特点,在性能上柴油发动机和汽油发动机各有各的优势,在尾气排放方面,柴油机也有着其不可忽视的优势。下面我们从排放出来的污染物来了解柴油机和汽油机的排放情况。首先我们先说说汽油发动机的尾气;汽油发动机尾气主要的组成部分是二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、一氧化碳、铅化物以及二氧化硫等,在这些污染物中,氮氧化物、碳氢化合物、铅化物以及二氧化硫都对大气造成了严重的污染,一氧化碳又是有毒气体。而柴油发动机,其尾气中包含氮氧化物、二氧化碳、碳颗粒等。相比之下,从污染物数量上讲,柴油发动机排放的污染物要比汽油发动机少要少30%,而且避免了碳氢化合物和一氧化碳及铅化物的排放,虽然在柴油机不完全燃烧时会产生大量的黑烟,其实这些黑烟实际是碳颗粒,可以通过精确控制喷油量和喷油压力来改善冒黑烟的现象,此外还可以通过增加过滤装置,让碳颗粒迅速沉降,而不漂浮在空气中。而汽油发动机排放的碳氢化合物和一氧化碳就很难再进行净化,因此排放到空气中又会对人体造成较大的伤害。这么说来,柴油机相比汽油机虽然会有冒黑烟的现象,但其排放的有害气体要少很多。也就是说,实际上柴油发动机比汽油发动机更环保,只不过一些老旧柴油车的黑烟让我们产生了错觉。只要柴油发动机解决碳颗粒排放问题,它的排放可以全面优于汽油发动机。

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