汽油機和柴油機的區別

2021-07-14 19:12:41 字數 3337 閱讀 5403

汽油機和柴油機是目前廣泛應用在工農業生產和交通運輸部門的熱機。它們的區別主要在於壓縮比、點火方式、所用燃料及用途。

壓縮比是指活塞在氣缸中運動時,氣缸中出現氣體的最大體積和最小體積之比。活塞在最低點時氣缸中氣體體積最大,活塞在最高點時氣缸中氣體體積最小,前者叫氣缸總容積,後者叫氣缸燃燒室容積。壓縮比規定為壓縮比=汽缸總容積/燃燒室容積壓縮比是內燃機的重要指標,壓縮比越大,其壓強越大,溫度越高。

汽油機的壓縮比為4~6。柴油機的壓縮比為15~18。從理論上講,壓縮比越大,效率越高。

但因為氣缸受材料強度的限制,而且氣缸內工質的溫度不能超過燃料的燃點,所以壓縮比不能太大。

它們的點火方式不同,汽油機是把吸入氣缸的汽油蒸汽與空氣混合、加壓,然後用火花塞點火。柴油機是由噴油嘴噴出的霧狀柴油與空氣混合、加壓,靠壓縮來提高混合氣體的溫度自動點火。汽油機是用汽油做燃料,柴油機是用柴油做燃料。

它們的名稱就是由此而來的。

汽油機使用鋁合金、塑料等材料製成。體積小,重量輕,起動方便,運轉平穩,轉速快,適用於汽車、飛機等要求體積孝速度快的運輸工具。柴油機的壓縮比大,氣缸因為要承受較大的壓力而做得較為牢固笨重,一般用鋼板,鐵板等材料製成。

它的功率大,適用於載重較大的大型卡車、拖拉機、機車和船艦。

排放不同。汽油車和柴油車由於使用油料不同,發動機結構、混合氣形成方式和燃燒方式不同,其汙染物排放規律也不同。兩者排放物的主要區別表現在以下幾個方面:

1、汽油具有很強的揮發性,而柴油很難揮發,因此汽油車汙染物中有燃料蒸發排放物,其組分是碳氫化合物(hc)。

2、汽油具有容易與空氣混合,且混合後不易分離的特性。汽油車燃料混合氣的形成是在發動機燃燒室外進行的(在化油器和/或進氣管),在點燃之前又經過進氣、壓縮過程,有相對較長的混合時間。因此汽油與空氣可以混合得很均勻,基本不存在區域性過濃或過稀和液態油滴的情況。

汽油的分子又小,決定了汽油車排放物中顆粒物較少。進入發動機燃燒室的空氣與汽油的比例基本控制在理論空燃比附近(所謂理論空燃比是指在理論計算上燃燒1千克的燃料所需要的空氣量,對汽油來說通常在14.7左右),採用火花塞放電點火燃燒,燃燒速度很快;汽油機壓縮比低、燃燒最高壓力低、最高溫度高,燃燒後產物發生高溫離解的傾向比較嚴重,某些「死區」點不著火或在某些工況下斷火,使汽油機排放物中有較多的一氧化碳(co)、碳氫化合物(hc)。

同時,發動機燃燒室內的高溫,又導致了氮氧化合物(nox)的產生和排放。因此,汽油車排放的特點是一氧化碳(co)、碳氫化合物(hc)排放量高,而顆粒物排放量低,氮氧化合物(nox)排放與柴油車基本相同。

3、柴油車燃料混合氣的形成是在發動機燃燒室內進行的,柴油高壓噴入燃燒室,壓縮著火後進行邊噴邊燃燒的擴散燃燒方式。這種工作方式,決定了柴油與空氣的混合是不均勻的,不可避免地存在區域性缺氧或區域性富氧情況。油料在高溫缺氧時,易炭化形成炭煙。

柴油車負荷的調節是通過改變噴油量來控制的。柴油車混合氣始終處於比較稀的狀態下,也就是說,柴油機的燃燒室內始終存在富餘的空氣。這些富餘的空氣在高溫作用下容易產生氮氧化物(nox),而一氧化碳(co)和碳氫化合物(hc)則不容易形成。

因此,柴油車排放特點是顆粒物和氮氧化物(nox)排放量多而一氧化碳(co)和碳氫化合物(hc)排放量少。

辛烷值辛烷值(octane number)是交通工具所使用的燃料抵抗震爆的指標。辛烷值越高表示抗震爆的能力越好。汽油中的辛烷值直接取決定汽油內各種碳氫化合物的成分比例。

標準燃料由異辛烷和正庚烷的混合物組成。異辛烷用作抗爆性優良的標準,辛烷值定為100;汽油內的正庚烷在高溫和高壓下較容易引發自燃,造成震爆現象,減低引擎效率,更可能引致汽缸壁過熱甚至活塞損裂。因此正庚烷的辛烷值定為零。

這兩種標準燃料以不同的體積比混合起來,可得到抗震性等級的混合液,其辛烷值由0到100。其他的碳氫化合物也有不同的辛烷值,有可能小於0(如正辛烷),也有可能大於100(如甲苯)。 在發動機工作相同條件下,與待測燃料進行對比。

抗震性與樣品相等的混合液中所含異辛烷百分數,即為該樣品的辛烷值。汽油辛烷值大,抗震性好,質量也好。[1]

辛烷值 - 測定方法

辛烷值的測定是在專門設計的可變壓縮比的單缸試驗機中進行。不同化學結構的烴類,具有不同的抗爆震能力。異辛烷(2,2,4-三甲基戊烷)的抗爆性較好,辛烷值給定為100。

正庚烷的抗爆性差,給定為0。汽油辛烷值的測定是以異辛烷和正庚烷為標準燃料,按標準條件,在實驗室標準單缸汽油機上用對比法進行的。調節標準燃料組成的比例,使標準燃料產生的爆震強度與試樣相同,此時標準燃料中異辛烷所佔的體積百分數就是試樣的辛烷值。

依測定條件不同,主要有以下幾種辛烷值:

馬達法辛烷值(mon)

測定條件較苛刻,發動機轉速為900r/min,進氣溫度149°c。它反映汽車在高速、重負荷條件下行駛的汽油抗爆性。

研究法辛烷值(ron)

測定條件緩和,轉速為600r/min,進氣為室溫。這種辛烷值反映汽車在市區慢速行駛時的汽油抗爆性。對同一種汽油,其研究法辛烷值比馬達法辛烷值高約0~15個單位,兩者之間差值稱敏感性或敏感度。

抗爆指數

抗爆度(aki)是美加地區使用的汽油標號模式,其值約為ron與mon的平均值。

道路法辛烷值

也稱行車辛烷值,用汽車進行實測或在全功率試驗台上模擬汽車在公路上行駛的條件進行測定。道路辛烷值也可用馬達法和研究法辛烷值按經驗公式計算求得。馬達法辛烷值和研究法辛烷值的平均值稱作抗爆指數,它可以近似地表示道路辛烷值。

介電常數法辛烷值

根據汽油的介電常數法測定汽油的辛烷值,測量方法採用了分段回歸對應校準,利用微差法直讀辛烷值,該方法簡單,快捷。長沙富蘭德開發出了一款辛烷值測定儀fdr-3601,用標準油樣進行標定,然後用標定好的儀器對試樣進行檢測。[2]

辛烷值 - 作用

區別汽油

辛烷值一般是區分不同等級汽油的關鍵標準,車用汽油的牌號是按照辛烷值區分的。共有66、70、76、80、85等號。例如,70號車用汽油即表明該汽油辛烷值不低於70。

根據辛烷值的實測結果可判定屬哪一牌號的車用汽油;各地區汽油牌號的標示方法並不統一,比如台灣的95無鉛汽油,表示其辛烷值為95,中國大陸的97號汽油,表示其辛烷值為97,在一些國家其**的汽油的數值不等於常見的研究法得到的辛烷值(如美國),另一些則根本不以數值標示(如德國)。

經濟效能

辛烷值是表示汽化器式發動機燃料的抗爆性能好壞的一項重要指標,列於車用汽油規格的首項。汽油的辛烷值越高,抗爆性就越好,發動機就可以用更高的壓縮比。也就是說,如果煉油廠生產的汽油的辛烷值不斷提高,則汽車製造廠可隨之提高發動機的壓縮比,這樣既可提高發動機功率,增加行車里程數,又可節約燃料,對提高汽油的動力經濟效能是有重要意義的。

抗爆性能

測定加有抗爆劑的汽油的辛烷值,可估量抗爆劑的效果,找出適宜的抗爆劑加入量。[3]

辛烷值 - 改善方法

提高汽油辛烷值的方法包括加入四乙基鉛及甲基叔丁基醚、碳酸二甲酯、mmt(甲基環戊二烯三羰基錳)等。由於鉛是有毒物質,因此許多國家已經不再提供含鉛汽油,僅航空用油仍含有鉛。[4]

辛烷值 - 常見燃料的辛烷值[5]

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