众所周知,汽油车的油门是控制流入量的,系统再结合流入量计算喷射量,而柴油机则完全不同。柴油车的加速器不是流入量,而是控制喷射量,为什么同样属于内燃机,却有这样的差异呢?过去很多柴油机连节气门都没有,我们来谈谈汽油发动机和柴油机的存在。
汽油发动机和柴油发动机在改变发动机输出状态时使用不同的调节方式。汽油发动机通过进入燃烧室的混合气量来改变发动机的输出状态,而节气门是调节流入量、喷射量的关键,这种调节被称为“酿造节”。柴油机通过向燃烧室喷射的燃料量来控制发动机的输出状态,进气量总是保持在最大值。
即使是配备节气门的柴油机,启动后节气门始终保持最大打开度的这种调节方式也是“质量调节”。汽油发动机和柴油发动机主要与汽油、柴油的物理化学特性差异有关,如汽油短链、碳原子少、比较稀缺等。(威廉莎士比亚、汽油、柴油、柴油、柴油、柴油、柴油、柴油、柴油)柴油在调节水平上存在差异,包括长链碳氢化合物、高粘度和不容易与空气混合。
汽油和柴油有什么区别
汽油:易挥发,容易与空气混合,燃点427度左右,自然消点510度。
柴油:不容易挥发,不与空气均匀混合,燃点在220度左右,磁化点在300 ~ 320度左右。
其实汽油的燃点或自燃点比柴油高,但在朋友们的印象中,汽油更容易着火,更容易引发爆炸,但是柴油不容易着火或爆炸,这是为什么?(大卫亚设,Northern Exposure(美国电视))重点不在于燃点、热值的高低,而在于挥发性特性。因为要知道液体燃料本身不能燃烧,燃烧需要液体燃料挥发、挥发的石油和天然气与空气混合才能燃烧。
汽油遇到火焰容易燃烧或爆炸,关键在于它强大的挥发能力。柴油不容易点燃,因为其挥发性弱。挥发性不好,与外界大量空气接触,就会形成稀薄的混合器,即空燃比极高的混合器。这种搅拌机没有亮点。因此,柴油在常温、常压下很难直接用火焰点燃。(注意很难点燃。)这也是马自达第二代昌驰蓝天技术要碾压的原因。处于超稀薄状态的汽油搅拌机也很难点燃。
汽油机状态控制方法
汽油发动机为什么要采用酿酒节,即通过调节吸入量来调节喷射量?毕竟汽油是挥发性的,节气门打开气体放大,喷嘴喷出燃料后可以快速完成与空气相对均匀的混合物。也就是说,风量的大小对混合器浓度(空燃比)的影响是非常直接和迅速的。(大卫亚设,Northern Exposure(美国电视剧),天然气名言)因此,汽油发动机必须使用油门调节进气量,然后通过进气量计算喷射量,防止混合器过浓或过稀。这不会导致积分下降。(威廉莎士比亚,温德堡,汽油,煤气,煤气,煤气,煤气)
由于汽油发动机具有“点火临界”,因此只有在过量的空气系数为0.5-1.3(相当于空燃比7.4-19)时才能点火。因此,汽油发动机不能像柴油机一样最大限度地增加进气。因为汽油太容易与空气均匀混合。
如像柴油机那般进气保持最大化,汽油机只能时刻保持喷油最大化。因为油喷少了,必然导致混合气过稀点不着,可全程最大化喷油是根本不现实的,总不能让汽油机全程以额定功率去输出,对吧?
柴油机运行工况的控制方式
汽油机不能通过全程进气最大化来调节运行工况?那为什么柴油机却可以始终保持进气最大化呢(有节气门的柴油机只要点火,节气门时刻保持全开)?原因在于柴油过于黏稠不易挥发,喷入燃烧室的雾状燃油是没办法与空气均匀混合的,无论油量有多低、空气量有多高,雾柱内部、附近永远呈现混合气过浓的状态。
汽油机完成燃烧的过程是吸气、喷油,在压缩过程中迅速完成(直喷)空气、油气的混合,之后火花塞跳火在短时间内完成混合气的燃烧。但柴油机则不同,柴油挥发量少且燃烧慢,压燃的只是雾柱外部挥发的少量与空气混合的油气。随着少量油气的燃烧提高了热量,使得雾柱蒸发变得强烈,雾化效果提高使得更多的柴油与空气完成混合,这样就能逐渐烧完所喷射的燃油。
所以柴油机的燃烧过程是,压燃雾柱外部与空气混合的油气—升温提高雾柱内的柴油温度—新雾化的油气再与空气混合—继续被之前产生的火花点燃。因为柴油链长、偏重质,所以他的燃烧是缓慢的,也就是压燃、继续蒸发、继续混合、继续燃烧、继续蒸发的循环燃烧方式。因为喷射雾柱内始终处于过浓状态,从理论上看柴油机总是需要大量的空气,所以柴油机每循环的实际空燃比均大于理论空燃比。这就是柴油机运行时永远保持进气最大化的原因,等同于节气门全开状态。
现在汽车已经普及,车友们对一些汽车相关知识也都很熟悉,很多车友都清楚车子的油门是控制进气量的?这种说法没错,但油门控制进气量仅仅局限于汽油车,而柴油车的油门则是控制喷油量。因为柴油的特性导致其没办法迅速地与空气形成均匀混合气,所以利用混合气量控制发动机工况是不现实也是不合理的,而用喷油质量来控制发动机工况则是可行的?
柴油的燃点比汽油低,柴油机为什么不用点燃的方式?
虽然柴油的燃点比汽油低,但柴油机喷射出油雾后会表现出不同的状态。如上图示因为不易挥发的特性,雾柱内部永远呈现混合气过浓的状态,所以点不着。而因为实际空燃比始终高于理论空燃比,所以雾柱外部混合气永远呈现过稀状态,混合气过稀还是点不着。所以柴油机只能利用柴油自燃点低的特性去压燃来完成每个循环的燃烧。
压燃有什么特殊性?可以这么说,压燃点火初始能量更大,更易于在稀薄混合气状态下完成火焰的传播。道理很简单,火花塞跳出的电火花只是单个着火点,在稀薄混合气状态下它所能点燃的混合气很少,极少量的火花蕴含的能量很少,在向外传播的过程中很容易熄灭。而压燃则不同,压燃可以理解为一层混合气被压燃,拥有无数的着火点、蕴含的能量更大,在稀薄状态下对外传播不容易熄灭,确保引燃所有混合气。
实际上马自达二代创驰蓝天技术就是参照了柴油机的燃烧方式与原理,为了省油、低排放将压缩比拉到二倍过量空气系数,打造出空燃比接近30的超稀薄混合气(理想空燃比仅为14.7),上文提到过汽油机点火临界仅在7.4-19之间,空燃比接近30的混合气是根本不能点燃的,所以只能去压燃,同理柴油机同样不能用点燃的方式,所以柴油机的油门是控制喷油量的。
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