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汽油機和柴油機的本質區別到底是什么?
汽油機和柴油機的本質區別到底是什么?

汽油機和柴油機最核心的區別是,它們的燃燒模式截然不同,汽油機的是預混合的火焰傳播燃燒,柴油機主要是擴散燃燒。正是因為燃燒模式不同,所以汽油機和柴油機的效率和污染物排放會有很大的區別。
當然了,火焰傳播(flame propagation)和擴散燃燒(diffusive flame)這是燃燒學里的專有名詞,所以為了方便大家理解,才會說成汽油機和柴油機,或者點燃和壓燃的。
汽油機的火焰傳播

在汽油機里面,燃料和氧化劑,也就是汽油和空氣,是預混合的,點火前缸內形成的是組分均勻的混合氣。哪怕是缸內直噴,大多數的量產汽油機會選擇在進氣沖程或者壓縮沖程前噴油,有時間讓汽油和空氣充分混合。對于一些缸內直噴分層稀燃的汽油機,盡管這個情況下缸內混合氣組分不再均勻(宏觀不均勻),但噴出來的油也已經和周圍的氣體充分混合了(微觀均勻)。總之,對于汽油機,點火前燃油和空氣已經混合完畢,這類燃燒叫預混合燃燒。
在某一個合適的時刻,火花塞點火。火焰從火花塞產生,向外傳播,最后燃盡整個燃燒室內的可燃混合氣。這個過程叫火焰傳播。

那么很顯然,火焰傳播速度有快有慢,根據理想奧托循環和迪塞爾循環的比較,燃燒越快越接近等容燃燒,效率越高。所以,為了加快火焰燃燒速度,有幾個措施:
01.把火花塞放到氣缸圓的中心,這樣火焰只要傳播半個缸徑。火花塞可以很容易地放在四氣門發動機的中心,但和直噴噴油嘴布置在一起有一定難度。因此有相當一部分直噴發動機的噴油嘴并不放在氣缸當中。(這里并不是說噴油嘴一定要放在當中,但是火花塞必須放當中)
02.減少缸徑,這樣火焰傳播距離就短了。這和第一個原因告訴我們,美國超大排量肌肉車的燃燒注定不太好,因為缸徑太大,火焰傳播時間更長,而且那些肌肉車都是兩氣門的,所以火花塞不能放在當中。有一些肌肉車會選擇在一個氣缸里面裝兩個火花塞來改善這一問題。
03.火焰傳播速度是由缸內氣體湍流強度決定的。什么意思呢,假設缸內的氣體是完全靜止的,火焰傳播地會非常得慢。但是呢,因為進氣的時候氣流有一定的速度,活塞壓縮氣體的時候也有可能讓氣體產生不同方向的運動,這種混沌的運動叫作湍流。可以通過合理設計氣門和燃燒室,來提高湍流強度,最經典的例子就是豐田的Dynamic Force Engine了,通過增加滾流比,來大幅提高火焰傳播速度。

這里需要提一點的是,增加湍流強度不是沒有副作用的。缸內湍流強度增加會增加散熱損失,因為缸壁和氣體的熱交換更加劇烈了。但是,汽油機的燃燒速度加快的話,如果配合更高壓縮比,缸內溫度維持在高溫的時間會變短,所以對于現在這種情況,散熱損失應該是下降了。
柴油機的擴散燃燒

在柴油機中,燃料和空氣不是預混合的,只有空氣被壓縮。在上止點附近噴油嘴噴出高壓柴油,隨后燃燒。噴油嘴噴出柴油的那一瞬間,燃燒并沒有開始,因為柴油小液滴附近沒有空氣,燒不起來,局部空燃比是0(紫紅色部分)。隨著柴油液滴氣化擴散,和空氣混合,柴油開始燃燒,但這個時候,空氣還是很少,局部柴油是過量的,那么不可避免地發生了不完全燃燒,產生碳煙(Soot)。下圖里面從左側淡藍色、到深藍色、到右邊黃色的球,這都是碳煙。隨著燃燒的進行,氣體擴散會更快,碳煙和一些其它未燃燒的物質和空氣混合后繼續燃燒,最后轉化成二氧化碳和水,這兩者在圍繞著噴霧周圍的一圈橙色的擴散火焰中形成。隨著柴油完全燃燒,溫度很高,噴霧外側又只有空氣沒有燃油,氧氣過量,所以產生了NO。

所以說,柴油這種燃燒方式,既會產生反應不完全的碳煙,又會產生高溫氧氣過量的NOx,傻得不行。但是,擴散燃燒是一種非常穩定的燃燒,在大部分地方都有應用。比如煤氣灶就是擴散燃燒。航空發動機里面的燃燒室也是擴散燃燒。大部分可靠的燃燒其實都是擴散燃燒。但在發動機里的應用我覺得并不特別合適。原因有二,一是發動機要求燃燒快速完成,柴油機需要把柴油噴出來,然后霧化擴散,這需要時間,這導致了柴油機的燃燒并不接近理想奧拓循環。早期的柴油機,噴射壓力非常低,柴油一邊噴一邊燒,所以被近似成迪塞爾循環。現代的高壓共軌柴油機,噴射壓力至少有1600 bar(BOSCH第二代共軌系統),燃燒比以前快多了,但柴油機的問題還是存在。第二,擴散燃燒很穩定,但是往復式發動機里面,燃燒一下就可以了,然后是做功、換氣、壓縮,再燃燒,所以,特別穩定的燃燒未必很有意義。
氮氧化物催化裝置」的工作原理是什么?
尿素分解反應:

SCR反應:

SCR系統概況

在SCR系統中,SCR催化劑扮演者重要的角色。國五之前,主要是V2O5基催化劑(抗高溫能力弱),現在主要是分子篩催化劑,隨著環保的越來越高的要求,對SCR催化劑的研制提出了更高的要求:
01.高效的NOx轉化效率
02.良好的氨存儲能力
03.良好的抗高溫老化性能力
04.良好的抗硫老化和再生性能
以上就是100唯爾(100vr.com)小編為您介紹的關于汽油機的知識技巧了,學習以上的汽油機和柴油機的本質區別到底是什么?知識,對于汽油機的幫助都是非常大的,這也是新手學習汽修專業所需要注意的地方。如果使用100唯爾還有什么問題可以點擊右側人工服務,我們會有專業的人士來為您解答。
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