
汽油 VS 柴油
在国内由于柴油烧起来直冒黑烟,柴油发动机声音大等等所谓的缺点,柴油车一向不被国人所钟爱。可是在外国,柴油车却是深受外国人的喜欢的。
今天,小编将会向各位爱车友们介绍一下柴油发动机,并跟汽油发动机做比较。
首先,我们先从化学和物理的角度认识一下柴油和汽油的区别。
柴油
柴油分两种。一为轻柴油,起沸点大约在180到370摄氏度,二为重柴油,其沸点大约在350到410摄氏度,而一般汽车都会用轻柴油。柴油主要由复杂烃类混合物(例如烷烃和环烷烃),而这些烃类混合物的沸点都比较高,是很难被点燃的。想要点燃柴油不是不能,只是要达到一定的条件。而一般来说如果是在正常大气压中室温的状态下,就算将打火机类型的明火丢进液态的柴油中,明火会被熄灭而不会点燃柴油。要使柴油然后,必须对起进行加温加压,否则很难。虽然柴油的沸点要比汽油的沸点高,可是柴油的自燃点却要比汽油的低
汽油
汽油没有像柴油一样分轻或者重,不过汽油跟柴油一样都有分油品。汽油的主要成分是烃类混合物,但是跟柴油不一样的是汽油拥有超强的挥发性,而且非常容易跟空气混合形成易爆的混合物。所以就算是在加油站里面洒了汽油,加油站外面也能闻到汽油的气味。由于汽油这种易挥发的性质,相对于柴油来说,汽油更为危险,特别是在车辆发生碰撞了以后油洒了一地的时候。
接下来我们来探讨一下汽车有的柴油发动机和汽油发动机有什么不一样。
小编觉得要了解这两种发动机的差别,首先要知道什么是“压燃“。压燃就是指某一种燃料通过被压缩升温生压而发生燃烧的现象。而柴油发动机靠的就是压燃。
1、燃烧方式
小编认为柴油发动机跟汽油发动机最大的不同点就是它们的点燃燃料的方式。汽油发动机靠的是火花塞点火,而柴油发动机靠的是压燃点火。由于柴油本身的自燃点比较低,而且柴油发动机能将缸内的空气压缩到原来体积的16分之1或者更小.然后根据理想气体定律(Ideal Gas Law),压力越高,温度越高,所以被压缩完的空气的温度比柴油的自燃点高。在这个时候向汽缸内喷入柴油油粒,柴油就会自燃爆炸,产生强大的压力推动活塞带动曲轴。从下面的图中可以看到在空气被压缩致高温后喷油器往气缸内喷油粒,而高温的空气把柴油粒点燃。
可是由于汽油的自燃点往往比被压缩后的空气的温度还要高,所以汽油空气混合物只能靠火花塞来点燃。下图中绿色的是空气与汽油的混合物,点燃这些混合物靠的就是火花塞发出火花点火。
2、压缩比(Compression Rtaio)
压缩比专业一点说就是活塞在下止点(Bottom Dead Center)时的体积与上止点(Top Dead Center)是的体积的比例。简单来说就是气缸总体积和混合物爆炸时的体积的比例。
由于工作原理不一样,所以两种发动机的压缩比不一样。一般来说,汽油发动机的压缩比大约是在10:1,换句话说,空气进入了气缸后会被压缩到它的总体积十分之一的体积。然而柴油发动机的压缩比却能达到16:1甚至更高。
3、进气阀门(Throttle Valve)
首先说明,汽油发动机有进气阀门,而柴油发动机没有。
在汽油发动机上的进气阀门的作用是为了控制进入汽缸内的空气总量从而去控制引擎的输出。空气越多,燃料就越能充分跟空气混合,燃烧越充分,马力越高。这个就是控制汽油发动机输出马力的方式。然而柴油发动机控制马力输出的方式完全不一样。
柴油发动机每一次吸入空气的量都是相同的,然后电脑是通过向气缸内喷入多少柴油油粒来控制发动机的马力输出。由于发动机的马力是由气缸里的燃料量成正比而空气的量是不变的,所以没有必要利用一个阀门来控制空气摄入量。
4、空气燃料比(Air Fuel Ratio)
虽然汽油和柴油的最佳配平比都是大约15:1,就是说15克的空气与1克的柴油或者汽油混合在一起后,燃烧在理论上是最充分的。但是柴油发动机与汽油发动机的空气燃料比在现实运作中则是大不相同。
汽油发动机的空气燃料比范围大约在6:1到25:1,这是一个非常接近最佳配平比的范围。如果超出了这个范围,燃料是不可以被点燃的。然而柴油发动机的空气燃油比的范围确实非常广,从10:1到75:1都能燃烧燃料。那究竟是什么原因让柴油发动机要有如此广的配平范围呢?
原因其实很简单,由于柴油发动机每次空气的摄入量都是一样的,然后电脑通过控制燃料的量来控制引擎的马力。那么在引擎空转的时候,气缸中只被喷进了很少的燃料,而这个时候,配平比可能就是在靠近75:1的一边。而当引擎需要大马力输出的时候,气缸内混有大量的燃料,这时候,配平比可能在10:1的一边。
5、发动机制动(Engine Braking)
车子的制动其实由三个部分组成。1,机械制动;2,空气制动;3,发动机制动。打个比方说,我们在往上坡方向推一个油桶,如果我们停止发力,油桶会把我们往下坡方向推。这就是发动机制动的原理,踩油门引擎可以推动车子,松油门引擎可以把车子慢下来。
虽然两种发动机都有发动机制动,可是它们发生的原因却不一样。
汽油发动机的发动机制动是由于松油门后进气阀门完全关闭,使得气缸内在进气冲程的时候产生了一个真空的空间,在活塞上产生一个对冲的力。就是这个力让引擎慢了下来,也就是说这个力就是发动机制动的来源。在 下图中,由于进气阀处于关闭状态,没有空气能进入汽缸,使活塞往下运动时在汽缸内形成真空,产生一个与活塞运动方向(黑色箭头)相反的力(红色箭头)。
但是由于柴油发动机是没有进气阀门,所以只能将这个阀门放在排气上了。当松开油门的时候,把排气阀门关闭使得废气被滞留在气缸内,在排气冲程的时候,由于废气不能被压缩,所以废气向活塞产生一个对冲的力,而就是这个力带出了发动机制动。在下图里,由于排气阀门处于关闭状态,燃烧后的废气不能被排出所以在气缸内形成高压,产生一个与活塞原本运动方向(黑色箭头)相反的力(绿色箭头),从而把引擎慢下来。
6、扭力(Torque)
很多爱车友们都会说柴油车力大,但是这个力,究竟是什么力?难道汽油发动机的力就不大了吗?
其实,大家所说的这个力,是扭力(Torque),是用来提速的力。而柴油发动机扭力比汽油发动机的大这说法,并没错,但是也不是全对。为了证明这说法是对的,我们必须将一些变量不变化。
我们必须先确定了两款引擎的排量,因为排量不同,这对比就没法比下去了。
在限定了引擎的排量的时候,柴油发动机的扭力比汽油发动机的扭力大的原因主要是因为冲程比的差别。
之前小编也说过柴油发动机的压缩比要比汽油发动机的压缩比高,这句话也有另一个意思。因为我们事先已经限定了两款发动机的排量,所以在这条件下,柴油发动机的冲程一定比汽油发动机的冲程长。还记得小编在介绍F1引擎的时候说过,冲程越短,马力越大,而冲程越长扭力越大。所以就是这个原因使得柴油发动机所产生的扭力要比同排量的汽油发动机的扭力要大。