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路上行駛的各種類型的汽車,為什么有的燒汽油,而有的燒柴油?

說起汽車的燃料,目前有兩種,一種是柴油、一種是汽油。純電動的咱們先排除不談。為什么有的汽車燒汽油而有的汽車燒柴油?
路上行駛的各種類型的汽車,為什么有的燒汽油,而有的則燒柴油?究其原因,是由于汽車里裝的發動機不同:有的汽車里裝汽油機,而有的汽車則裝柴油機。
1.燃料不同:由于汽油機和柴油機在工作原理上的差別,它們對所用燃料的要求就很不一樣,各自所需的理想成分也就顯著不同。
汽油機用汽油:
石油煉制過程中得到的的輕組分燃料.
在各種烴類中,直鏈烷烴最容易自燃,芳香烴最不容易自燃。由此可以推斷,對于柴油機,直鏈烷烴是比較理想的成分,而芳香烴則不是理想成分;就汽油機而言則恰恰相反,芳香烴是比較理想的成分,而直鏈烷烴則不然。
關鍵性能指標是辛烷值和餾程
辛烷值,表示汽油抗爆(震)性的指標。
爆震是在汽油機燃燒中,隨著壓縮比及氣缸內氣體溫度升高,可能出現的一種不正常的自燃現象。辛烷值越高表示抗爆震能力越強
為提高汽油的辛烷值,允許承受更高的壓縮比,常加入抗爆添加劑,常用的是鉛化合物,因此汽油多含鉛。
餾程較窄,餾分輕,容易揮發
柴油機用柴油:
石油煉制過程中得到的重組分燃料,含硫量高。
主要性能評定指標:十六烷值、餾程、粘度。
十六烷值,是評定柴油自燃性能(發火性)好壞的指標,餾程表示柴油的蒸發性,粘度是燃料流動性的尺度。人們將在柴油機中燃燒情況很好的正十六烷的十六烷值人為地定作100,而將在柴油機中燃燒性能極差的芳香烴—α-甲基萘的十六烷值定為零。實際的柴油油樣,可以在一臺專用的測定機器上與標準油樣進行對比測得其十六烷值。目前的國家標準中,規定城市車用輕柴油的十六烷值均不得低于45。
餾分較重,不易揮發
2.供油和點火方式不同
汽油機和柴油機這兩種內燃機的最大區別在于,汽油進入汽油機氣缸后用電火花點燃,而柴油則是在噴入柴油機氣缸時,與氣缸里溫度很高(500~700℃)的壓縮空氣相遇后,不用點火,柴油就會發生自燃。
汽油機:
汽油發動機則屬于爆燃式內燃機,優點就是功率高、扭矩區間比較寬,爆發性好,提速迅捷。來自汽油泵的汽油,與來自空氣慮清器的空氣,在化油器內形成混合氣體,經由進氣岐管,進入氣缸燃燒室后,用電火花點燃。
相比柴油發動機來說,燃油利用率則比較低,扭矩又小,自身功耗比較大,發動機結構較復雜,容易壞。
柴油機:
柴油發動機屬于壓燃式內燃機,他的優點就是能源利用率高,燃燒很充分。燃料的混合和燃燒是在氣缸內進行。由噴油器直接向燃燒室噴射高壓柴油,與空氣混合,形成霧化氣被壓縮后燃燒。
可見這兩種內燃機的燃燒機制大相徑庭,因而它們對于燃料的主要要求也南轅北轍。對于汽油機來說,要求所用的燃料不容易自燃,必須要用電火花點火后才能燃燒,而且燃燒必須平穩,速度不能太快,不能出現類似爆炸的情況。對于柴油機而言,正好相反,它要求燃料很容易自燃,柴油進入氣缸后能立即燃燒,而且速度要快。
油耗方面柴油發動機比汽油發動機要低得多,這也是有點之一。排放也更低。特別是柴油發動機技術日益成熟,以前老的柴油發動機,冬天不好啟動、極速太慢的缺點,現在已經得到了克服,完全可以和汽油機一爭高下。因此在結構上,汽油發動機比柴油發動機多了一整套點火系統。
所以,假如把柴油加入到汽油機里,或者把汽油加入到柴油機里,又或把兩者混合在一起使用,都會由于燃燒不正常而發生嚴重的震動,機器很快就損壞了。
3.其他不同之處
壓縮比不同:
壓縮比即為壓縮前后氣缸內氣體體積之比。發動機通過將空氣與燃油混合燃燒,將熱能轉換為機械能,從而驅動設備工作。因柴油無爆震,故承受的壓縮比可比汽油高(一般的,汽油機8~10:1,柴油機16~20:1),故效率也高
曲軸轉速:
汽油機一般5000r/m,柴油機3000r/m;
汽油機比柴油機功率小、運行平穩、噪音小;重量輕、體積小;軸頸與軸瓦間距小(一般的,汽油機0.05mm,柴油機0.2mm)。
排放物:
汽油機排放物主要是HC,CO,NOX ,柴油機則主要是NOX ,PM,HC,CO。
與汽油機相比,柴油機的HC、CO排放量相當低,一般只有汽油機的幾十分之一,柴油機的NOX排放量也和汽油機相當,但柴油機微粒排放約為汽油機的30倍~80倍。
酸中和能力:
由于柴油含硫量高,因此燃燒后產生的硫化物(SO2,SO3),與發動機冷啟動或者頻繁起停過程中(當溫度低于露點時)在氣缸壁形成的凝結水,生成大量的強酸。這對金屬的缸體系統會造成強烈的腐蝕,并加速油品老化。
因此要求柴油機油具備高的總堿值(TBN),以保持良好的酸中和能力。
抗磨性能:
汽油機曲軸的轉速更高,軸承軸瓦間不容易形成并保持適當厚度的油膜,進行潤滑;其加工間隙相對柴油機更小,更易磨損。另外汽油機發動機獨有的點火配氣系統中,氣門以及凸輪和頂桿系統,高速頻繁的啟閉,也更加劇了閥系的磨損。因此要求汽油機油具有更好的潤滑性能,最大限度的減少零部件的磨損,延長壽命。
抗腐蝕性能:
汽油機主軸瓦與連桿軸瓦可用材質較軟、抗腐蝕性好的巴氏合金。柴油機軸瓦采用鉛青銅或鉛合金等高性能材料,抗腐性能較差。 為此在柴油機機油的煉制過程中,要多加些抗腐劑,以便使用中能在軸瓦表面生成一層保護膜來減輕軸瓦的腐蝕,并提高其耐磨性能。
高溫高剪切能力:
汽油機轉速高,因此要求汽機油具有良好的剪切穩定性;柴油機壓縮比大大高于汽油機,功率也更大,而且柴油機是靠活塞壓縮高壓混合氣,壓力和溫度急劇升高,達到燃點后自燃,因此柴機油要承受更高的溫度和剪切作用。
清凈分散性:
汽油機體積小,燃燒過程中氧化產生大量油泥,需要汽機油具有較強的分散性能,將油泥分散成較小的顆粒,懸浮在潤滑油中,以免阻塞機濾;柴油機相對于汽油機而言,體積較大,在燃燒過程中形成大量的積碳,需要柴機油具有較強的清凈性能,能夠將積碳盡快清洗下來,保證發動機的正常運轉 。
其他:
氣缸壁形成的積炭,一部分都來自燃油,一部分來自機油的燃燒產物。其中積炭成分中鉛含量較大(汽油含鉛),因此汽機油鉛含量一定要低,以減少結炭。
擴展閱讀:油品相關常識
汽油:
是消耗量最大的燃料品種;
汽油的沸點范圍(又稱餾程)為 30 ~ 205°C , 密度 0.70~ 0.78 克 / 厘米 3 ;
商品汽油按該油在汽缸中燃燒時抗爆震燃燒性能的優劣區分,標記為辛烷值 70 、 80 、 90 或更高。號逾大,性能逾好。
汽油主要用作汽車、摩托車、快艇、直升飛機、農林用飛機的燃料。商品汽油中添加有添加劑(如抗爆劑四乙基鉛)以改善使用和儲存性能。受環保要求,今后將限制芳烴和鉛的含量。
柴油:
像汽油一樣,柴油也有若干牌號,它是以其凝點來劃分的。這是因為作為燃料的柴油在使用時,必須是液體。所謂凝點,就是油料在一定的儀器中和規定的條件下呈現凝固現象的最高溫度。但是,柴油的分子量比汽油約大一倍,其中的典型成分如正十六烷的凝點是18.2℃,它在冬季的溫度下已是固體,所以要對柴油的凝點提出要求。
柴油的牌號共有7個,即10號、5號、0號、-10號、-20號、-35號和-50號,所謂10號柴油就是要求其凝點不能高于10℃,其余類推。這樣,便可以根據地域和季節的不同來加以選用。例如,在北方,冬季就一定要用-10號或凝點更低的柴油,而在夏季則用10號柴油就可以了。
沸點范圍有 180~ 370℃ 和 350~ 410℃ 兩類;
對石油及其加工產品,習慣上對沸點或沸點范圍低的稱為輕,相反成為重。故上述前者稱為輕柴油,后者稱為重柴油。
商品柴油按凝固點分級,如 10 、 -20 等,表示低使用溫度,柴油廣泛用于大型車輛、船艦。
由于高速柴油機(汽車用)比汽油機省油,柴油需求量增長速度大于汽油,一些小型汽車也改用柴油。對柴油質量要求是燃燒性能和流動性好。
燃燒性能用十六烷值表示愈高愈好,大慶原油制成的柴油十六烷值可達 68 。高速柴油機用的輕柴油十六烷值為 42~55 ,低速的在 35 以下。
石油:
石油又稱原油,是從地下深處開采的棕黑色可燃粘稠液體。石油是古代海洋或湖泊中的生物經過漫長的演化形成的混合物,與煤一樣屬于化石燃料。石油的性質因產地而異,密度為 0.8 ~ 1.0 克 / 厘米 3 ,粘度范圍很寬,凝固點差別很大( 30 ~ -60°C ),沸點范圍為常溫到 500°C 以上,可容于多種有機溶劑,不溶于水,但可與水形成乳狀液。
組成石油的化學元素主要是碳 ( 83% ~ 87% )、氫( 11% ~ 14% ),其余為硫( 0.06% ~ 0.8% )、氮( 0.02% ~ 1.7% )、氧( 0.08% ~ 1.82% )及微量金屬元素(鎳、釩、鐵等)。由碳和氫化合形成的烴類構成石油的主要組成部分,約占 95% ~ 99% ,含硫、 氧、氮的化合物對石油產品有害, 在石油加工中應盡量除去。
不同產地的石油中,各種烴類的結構和所占比例相差很大, 但主要屬于烷烴、環烷烴、芳香烴三類。 通常以烷烴為主的石油稱為石蠟基石油;以環烷烴、芳香烴為主的稱環烴基石油;介于二者之間的稱中間基石油。我國主要原油的特點是含蠟較多,凝固點高,硫含量低, 鎳、氮含量中等,釩含量極少。除個別油田外,原油中汽油餾分較少,渣油占 1/3 。組成不同類的石油,加工方法有差別,產品的性能也不同,應當物盡其用。大慶原油的主要特點是含蠟量高,凝點高,硫含量低,屬低硫石蠟基原油。
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