新聞主題	柴油發(fā)電機與汽油機有什么差別

 

摘要：說(shuō)起汽油發(fā)電機和柴油發(fā)電機的區別，很多人都會(huì )說(shuō)當然知道，不就是燃料的點(diǎn)燃方式不同嗎，汽油發(fā)電機是點(diǎn)燃的，柴油發(fā)電機是壓燃的。汽油發(fā)電機比柴油發(fā)電機多了一套點(diǎn)火系統，所以汽油發(fā)電機結構比柴油發(fā)電機復雜。這些說(shuō)的都沒(méi)錯，但是不夠全面，今天康明斯發(fā)電機廠(chǎng)家從更專(zhuān)業(yè)更權威的角度為您解析汽油機和柴油機到底有何不同。

 

柴油發(fā)電機是個(gè)利用汽缸內燃燒柴油所產(chǎn)生的高溫高壓的燃氣來(lái)推動(dòng)活塞運動(dòng)的機器。它的主要構造與汽油發(fā)電機大致相同，所不同的是柴油發(fā)電機氣缸頂部無(wú)火花塞而有噴油嘴。它的工作過(guò)程與汽油發(fā)電機大致相同，也是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程構成一個(gè)工作循環(huán)，在一個(gè)循環(huán)內，曲軸和飛輪轉動(dòng)兩周，對外做功一次。以下為柴油發(fā)電機和汽油發(fā)電機之間差異的注意特征：

一、燃油的區別

眾所周知，柴油和汽油都是石油提煉物之一，它們主要以碳氫化合物混合物出現，汽油與柴油分子上區別是中碳原子數不同，構成不同相對分子質(zhì)量。煉制汽油與柴油最簡(jiǎn)便的方法是利用沸點(diǎn)不同直接進(jìn)行分餾，依次得到石油氣-汽油-煤油-輕、重柴油-渣油。換句通俗話(huà)來(lái)說(shuō)，提煉汽油的過(guò)程必定提煉出柴油，柴油與汽油就是同一個(gè)媽生，只是柴油晚一點(diǎn)出世而已。

（1）汽油與柴油相比要輕很多，一般汽油的密度0.725g/ml，而柴油的密度是0.83～0.855g/ml（柴油標號越高密度越低），同時(shí)柴油的粘度更高，不容易汽化。

（2）汽油的主要成分是異辛烷，而柴油的主要成分是是含9到18個(gè)碳原子的鏈烷、環(huán)烷或芳烴，一般用十六烷值來(lái)表示。比起汽油來(lái)，柴油含有更多更長(cháng)的碳原子鏈。生產(chǎn)柴油時(shí)的精煉過(guò)程較少，所以柴油比汽油便宜。

（3）柴油比汽油有更高的能量密度。平均算來(lái)，每升的柴油含有的能量是每升的汽油含有能量的1.2倍。再加上柴油發(fā)電機的熱效率更高，所以柴油發(fā)電機比汽油發(fā)電機的油耗要低很多。

在大家的印象中，汽油更容易燃燒，所以汽油的燃點(diǎn)低。事實(shí)上汽油的燃點(diǎn)是427℃，而柴油的燃點(diǎn)是220℃，柴油的燃點(diǎn)更低。這也是柴油發(fā)電機可以使用壓燃式的理論依據之一。由于汽油更容易汽化，所以汽油的燃燒速度更快，而柴油的燃燒速度相對較慢。

汽油和柴油對比

 

二、壓縮比的區別

汽油發(fā)電機吸入燃料與空氣的混合物并將其壓縮，然后通過(guò)火花將混合物點(diǎn)燃。柴油發(fā)電機只吸入空氣并將其壓縮，然后將燃油噴入壓縮空氣。壓縮空氣產(chǎn)生的熱量就能將燃油點(diǎn)燃。汽油發(fā)電機的壓縮比為8:1至12:1，而柴油發(fā)電機的壓縮比為14:1，甚至能達到25:1。由于柴油發(fā)電機具有更高的壓縮比，因此效率也更高。

可以看出，柴油發(fā)電機的壓縮比要遠高于汽油發(fā)電機。一般來(lái)說(shuō)，壓縮比越高，發(fā)動(dòng)機的熱效率就越高，那么汽油發(fā)電機為什么不可以將壓縮比做大一點(diǎn)呢？這主要是因為，汽油的燃燒速度很快，如果壓縮比過(guò)大，汽油和空氣的混合氣被壓縮的過(guò)于猛烈，在燃燒過(guò)程中就會(huì )出現爆燃。這是一種對發(fā)動(dòng)機害處極大的燃燒狀態(tài)。在設計發(fā)動(dòng)機時(shí)，壓縮比與燃料的匹配，主要就是看是否會(huì )發(fā)生爆燃。所以，汽油發(fā)電機的壓縮比相對較低，就是為了避免爆燃?！?/span>

　

 

三、缸徑的區別

一般汽油發(fā)電機的氣缸直徑都不超過(guò)100mm，。而柴油發(fā)電機的氣缸直徑很大，一些船用發(fā)動(dòng)機可以做到一米多。這究竟是為什么呢？答案還是與汽油和柴油的燃燒特性有關(guān)。汽油發(fā)電機使用的是火花塞點(diǎn)火的方式點(diǎn)燃混合氣的。如果氣缸的直徑過(guò)大，氣缸中的末端混合氣就會(huì )在火焰前鋒到達前發(fā)生燃燒，即爆燃。所以汽油發(fā)電機的缸徑不能做得過(guò)大。而柴油發(fā)電機使用的是壓燃式的方式來(lái)點(diǎn)燃混合氣的，在燃燒時(shí)會(huì )產(chǎn)生多個(gè)火焰中心，不存在爆燃這種說(shuō)法。所以柴油發(fā)電機的缸徑做的很大也無(wú)所謂。

　　

 

 

四、活塞行程的區別

 

柴油發(fā)電機機進(jìn)氣行程中吸入純空氣。壓縮行程時(shí)，柴油油壓會(huì )提高到10MPa以上，再通過(guò)噴油器噴入氣缸，在很短時(shí)間內與壓縮后的高溫空氣混合，形成可燃混合氣。由于柴油發(fā)電機壓縮比高（一般為16-22），所以壓縮終了時(shí)氣缸內空氣壓力可達3.5-4.5MPa，同時(shí)溫度高達750-1000K（而汽油發(fā)電機在此時(shí)的混合氣壓力會(huì )為0.6-1.2MPa，溫度達600-700K），大大超過(guò)柴油的自燃溫度。因此柴油在噴入氣缸后，在很短時(shí)間內與空氣混合后便立即自行發(fā)火燃燒。氣缸內的氣壓急速上升到6-9MPa，溫度也升到2000-2500K。在高壓氣體推動(dòng)下，活塞向下運動(dòng)并帶動(dòng)曲軸旋轉而作功，廢氣同樣經(jīng)排氣管排入大氣中。

活塞的行程越大，發(fā)動(dòng)機的扭矩就越大，但是發(fā)動(dòng)機的轉速較低。一般汽油發(fā)電機燃燒速度快，趨向于使用短行程、高轉速；而柴油發(fā)電機燃燒速度慢，趨向于使用長(cháng)行程、低轉速。所以一般同排量的汽油發(fā)電機和柴油發(fā)電機，柴油發(fā)電機相對更高一些，就是這個(gè)原因。同時(shí)由于柴油發(fā)電機壓縮比高，工作壓力大，所以柴油發(fā)電機的零部件都經(jīng)過(guò)加強，比較笨重。

 

 

五、燃燒方式的區別

柴油發(fā)動(dòng)機跟汽油發(fā)動(dòng)機的工作過(guò)程一樣，每個(gè)工作步驟都會(huì )經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)行程。不過(guò)柴油發(fā)電機的燃料，粘度比汽油大，不易蒸發(fā)，但自燃溫度比汽油低，所以柴油發(fā)電機點(diǎn)火方式與汽油發(fā)電機不同。汽油發(fā)電機采用點(diǎn)燃式，而柴油發(fā)電機采用壓燃式。那么為什么汽油發(fā)電機不能采用壓燃式呢？大家知道，發(fā)動(dòng)機工作有四個(gè)行程，分別是進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣。當柴油發(fā)動(dòng)機處于壓縮上止點(diǎn)時(shí)，缸內溫度可以達到500~800℃。由于柴油的燃點(diǎn)是220℃，所以此時(shí)噴入柴油，在很短時(shí)間內與空氣混合后便立即自行發(fā)火燃燒；而汽油發(fā)電機的缸內溫度只有300~400℃，但是汽油的燃點(diǎn)是427℃，所以此時(shí)即使噴入汽油，汽油也不會(huì )燃燒，必須使用火花塞點(diǎn)火來(lái)引燃它。因此汽油發(fā)電機是無(wú)法實(shí)現壓燃的。

有人說(shuō)，現在的汽油發(fā)電機也使用了缸內直噴的技術(shù)了，這不就跟柴油發(fā)電機一樣了嗎！其實(shí)二者還是有區別的。汽油缸內直噴是在發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣行程結束、壓縮行程開(kāi)始就開(kāi)始噴入汽油，汽油與空氣是在整個(gè)壓縮行程中充分混合的，當到達上止點(diǎn)時(shí)火花塞點(diǎn)火燃燒；而柴油發(fā)電機噴油是在壓縮行程終了時(shí)才開(kāi)始的，噴入的柴油立即發(fā)火燃燒，柴油與空氣的混合是不均勻的。所以，汽油發(fā)電機的空燃比一般嚴格控制在14.7:1，而柴油發(fā)電機的空燃比可以高達20:1。

 

燃燒效率比示意圖

六、熱效率的區區別

 

汽油發(fā)電機通常使用汽化作用，即在空氣進(jìn)入氣缸或油口之前，空氣與燃油早已混合；或使用油口燃油噴射，即在開(kāi)始進(jìn)氣沖程（氣缸外）之前噴射燃油。柴油發(fā)電機采用直噴式，即柴油被直接噴入氣缸。由于柴油發(fā)動(dòng)機的壓縮比是高于汽油發(fā)電機發(fā)動(dòng)機的，所以其燃油轉化率也是遠遠高于汽油發(fā)電機的，能獲得更高的燃燒效率，所以柴油發(fā)電機的熱效率一般高于汽油發(fā)電機。在現階段，汽油發(fā)電機的熱效率普遍在30%~40%之間，而柴油發(fā)電機可以達到35%~45%。

　　

 

發(fā)動(dòng)機燃燒熱率特征曲線(xiàn)

 

 

七、扭矩的區別

 

大家都知道，柴油發(fā)電機更“有勁”，其實(shí)是指發(fā)動(dòng)機的扭矩更大。如果對比同排量的汽油發(fā)電機和柴油發(fā)電機，會(huì )發(fā)現汽油發(fā)電機的功率更大，但是柴油發(fā)電機的扭矩更大。這主要是因為柴油發(fā)電機的壓縮比大，活塞行程大，所以可以發(fā)出較大的扭矩。但是由于轉速低，所以功率并不大。柴油發(fā)電機最大的優(yōu)勢就是可以在較低的轉速下發(fā)出較大的扭矩，所以一般大型發(fā)電機組采用柴油機來(lái)做主動(dòng)力。

 

八、使用成本的區別

 

（1）耗油量區別

相比起汽油發(fā)電機，柴油發(fā)電機具有燃油消耗率低（平均比汽油發(fā)電機低30%），而且柴油價(jià)格較低，所以燃油經(jīng)濟性較好；同時(shí)柴油發(fā)電機的轉速一般比汽油發(fā)電機來(lái)得低，扭距要比汽油發(fā)電機大，但其質(zhì)量大、工作時(shí)噪音大，制造和維護費用高，同時(shí)排放也比汽油發(fā)電機差。但隨著(zhù)現代技術(shù)的發(fā)展，柴油發(fā)電機的這些缺點(diǎn)正逐漸的被克服。

（2）燃油價(jià)格區別

由于柴油較重，所以蒸發(fā)很慢。比起汽油來(lái)，它含有更多更長(cháng)的碳原子鏈（汽油一般是C9H20，而柴油一般是C14H30）。生產(chǎn)柴油時(shí)的精煉過(guò)程較少，所以柴油比汽油便宜。柴油比汽油有更高的能量密度。平均算來(lái)，3.8升的柴油含有約155x106焦耳能量，而3.8升的汽油含有132x106焦耳。這一優(yōu)勢結合柴油發(fā)電機更高的效率，說(shuō)明了柴油發(fā)電機比汽油發(fā)電機運行費用低的原因。

九、排放污染的區別

 

汽油機的排放物應為二氧化碳(CO2)、氮(N2)和水(H2O)。但汽油發(fā)動(dòng)機在實(shí)際工作過(guò)程中，混合氣燃燒往往是不完全的，燃燒生成物除了以上三種之外，還有炭氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化合物(NOX)、鉛化物以及二氧化硫等。柴油機排放特點(diǎn)是碳顆粒物和氮氧化物(NOx)排放量多而一氧化碳(CO)和碳氫化合物(HC)排放量少。而氮氧化物是全球目前需要治理的主要目標，于是從綜合性來(lái)看上柴油機污染大于汽油機。

 

 

廢氣排放差異示意圖

 

 

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