新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)與汽油機(jī)有什么差別

 

摘要：說起汽油發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)的區(qū)別，很多人都會說當(dāng)然知道，不就是燃料的點(diǎn)燃方式不同嗎，汽油發(fā)電機(jī)是點(diǎn)燃的，柴油發(fā)電機(jī)是壓燃的。汽油發(fā)電機(jī)比柴油發(fā)電機(jī)多了一套點(diǎn)火系統(tǒng)，所以汽油發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)比柴油發(fā)電機(jī)復(fù)雜。這些說的都沒錯(cuò)，但是不夠全面，今天康明斯發(fā)電機(jī)廠家從更專業(yè)更權(quán)威的角度為您解析汽油機(jī)和柴油機(jī)到底有何不同。

 

柴油發(fā)電機(jī)是個(gè)利用汽缸內(nèi)燃燒柴油所產(chǎn)生的高溫高壓的燃?xì)鈦硗苿?dòng)活塞運(yùn)動(dòng)的機(jī)器。它的主要構(gòu)造與汽油發(fā)電機(jī)大致相同，所不同的是柴油發(fā)電機(jī)氣缸頂部無火花塞而有噴油嘴。它的工作過程與汽油發(fā)電機(jī)大致相同，也是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程構(gòu)成一個(gè)工作循環(huán)，在一個(gè)循環(huán)內(nèi)，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，對外做功一次。以下為柴油發(fā)電機(jī)和汽油發(fā)電機(jī)之間差異的注意特征：

一、燃油的區(qū)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?xì)浠衔锘旌衔锍霈F(xiàn)，汽油與柴油分子上區(qū)別是中碳原子數(shù)不同，構(gòu)成不同相對分子質(zhì)量。煉制汽油與柴油最簡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。換句通俗話來說，提煉汽油的過程必定提煉出柴油，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(biāo)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，一般用十六烷值來表示。比起汽油來，柴油含有更多更長的碳原子鏈。生產(chǎn)柴油時(shí)的精煉過程較少，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，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(jī)的熱效率更高，所以柴油發(fā)電機(jī)比汽油發(fā)電機(jī)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(jī)可以使用壓燃式的理論依據(jù)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(qū)別

汽油發(fā)電機(jī)吸入燃料與空氣的混合物并將其壓縮，然后通過火花將混合物點(diǎn)燃。柴油發(fā)電機(jī)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(jī)的壓縮比為8:1至12:1，而柴油發(fā)電機(jī)的壓縮比為14:1，甚至能達(dá)到25:1。由于柴油發(fā)電機(jī)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(jī)的壓縮比要遠(yuǎn)高于汽油發(fā)電機(jī)。一般來說，壓縮比越高，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率就越高，那么汽油發(fā)電機(jī)為什么不可以將壓縮比做大一點(diǎn)呢？這主要是因?yàn)椋偷娜紵俣群芸?，如果壓縮比過大，汽油和空氣的混合氣被壓縮的過于猛烈，在燃燒過程中就會出現(xiàn)爆燃。這是一種對發(fā)動(dòng)機(jī)害處極大的燃燒狀態(tài)。在設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，壓縮比與燃料的匹配，主要就是看是否會發(fā)生爆燃。所以，汽油發(fā)電機(jī)的壓縮比相對較低，就是為了避免爆燃?！?/span>

　

 

三、缸徑的區(qū)別

一般汽油發(fā)電機(jī)的氣缸直徑都不超過100mm，。而柴油發(fā)電機(jī)的氣缸直徑很大，一些船用發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)使用的是火花塞點(diǎn)火的方式點(diǎn)燃混合氣的。如果氣缸的直徑過大，氣缸中的末端混合氣就會在火焰前鋒到達(dá)前發(fā)生燃燒，即爆燃。所以汽油發(fā)電機(jī)的缸徑不能做得過大。而柴油發(fā)電機(jī)使用的是壓燃式的方式來點(diǎn)燃混合氣的，在燃燒時(shí)會產(chǎn)生多個(gè)火焰中心，不存在爆燃這種說法。所以柴油發(fā)電機(jī)的缸徑做的很大也無所謂。

　　

 

 

四、活塞行程的區(qū)別

 

柴油發(fā)電機(jī)機(jī)進(jìn)氣行程中吸入純空氣。壓縮行程時(shí)，柴油油壓會提高到10MPa以上，再通過噴油器噴入氣缸，在很短時(shí)間內(nèi)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(jī)壓縮比高（一般為16-22），所以壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)空氣壓力可達(dá)3.5-4.5MPa，同時(shí)溫度高達(dá)750-1000K（而汽油發(fā)電機(jī)在此時(shí)的混合氣壓力會為0.6-1.2MPa，溫度達(dá)600-700K），大大超過柴油的自燃溫度。因此柴油在噴入氣缸后，在很短時(shí)間內(nèi)與空氣混合后便立即自行發(fā)火燃燒。氣缸內(nèi)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(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)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(jī)的扭矩就越大，但是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速較低。一般汽油發(fā)電機(jī)燃燒速度快，趨向于使用短行程、高轉(zhuǎn)速；而柴油發(fā)電機(jī)燃燒速度慢，趨向于使用長行程、低轉(zhuǎn)速。所以一般同排量的汽油發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)，柴油發(fā)電機(jī)相對更高一些，就是這個(gè)原因。同時(shí)由于柴油發(fā)電機(jī)壓縮比高，工作壓力大，所以柴油發(fā)電機(jī)的零部件都經(jīng)過加強(qiáng)，比較笨重。

 

 

五、燃燒方式的區(qū)別

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)跟汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程一樣，每個(gè)工作步驟都會經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)行程。不過柴油發(fā)電機(jī)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(jī)點(diǎn)火方式與汽油發(fā)電機(jī)不同。汽油發(fā)電機(jī)采用點(diǎn)燃式，而柴油發(fā)電機(jī)采用壓燃式。那么為什么汽油發(fā)電機(jī)不能采用壓燃式呢？大家知道，發(fā)動(dòng)機(jī)工作有四個(gè)行程，分別是進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣。當(dāng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)處于壓縮上止點(diǎn)時(shí)，缸內(nèi)溫度可以達(dá)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(nèi)與空氣混合后便立即自行發(fā)火燃燒；而汽油發(fā)電機(jī)的缸內(nèi)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，汽油也不會燃燒，必須使用火花塞點(diǎn)火來引燃它。因此汽油發(fā)電機(jī)是無法實(shí)現(xiàn)壓燃的。

有人說，現(xiàn)在的汽油發(fā)電機(jī)也使用了缸內(nèi)直噴的技術(shù)了，這不就跟柴油發(fā)電機(jī)一樣了嗎！其實(shí)二者還是有區(qū)別的。汽油缸內(nèi)直噴是在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣行程結(jié)束、壓縮行程開始就開始噴入汽油，汽油與空氣是在整個(gè)壓縮行程中充分混合的，當(dāng)?shù)竭_(dá)上止點(diǎn)時(shí)火花塞點(diǎn)火燃燒；而柴油發(fā)電機(jī)噴油是在壓縮行程終了時(shí)才開始的，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(jī)的空燃比一般嚴(yán)格控制在14.7:1，而柴油發(fā)電機(jī)的空燃比可以高達(dá)20:1。

 

燃燒效率比示意圖

六、熱效率的區(qū)區(qū)別

 

汽油發(fā)電機(jī)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，即在開始進(jìn)氣沖程（氣缸外）之前噴射燃油。柴油發(fā)電機(jī)采用直噴式，即柴油被直接噴入氣缸。由于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比是高于汽油發(fā)電機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的，所以其燃油轉(zhuǎn)化率也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于汽油發(fā)電機(jī)的，能獲得更高的燃燒效率，所以柴油發(fā)電機(jī)的熱效率一般高于汽油發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)階段，汽油發(fā)電機(jī)的熱效率普遍在30%~40%之間，而柴油發(fā)電機(jī)可以達(dá)到35%~45%。

　　

 

發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒熱率特征曲線

 

 

七、扭矩的區(qū)別

 

大家都知道，柴油發(fā)電機(jī)更“有勁”，其實(shí)是指發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩更大。如果對比同排量的汽油發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)，會發(fā)現(xiàn)汽油發(fā)電機(jī)的功率更大，但是柴油發(fā)電機(jī)的扭矩更大。這主要是因?yàn)椴裼桶l(fā)電機(jī)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(zhuǎn)速低，所以功率并不大。柴油發(fā)電機(jī)最大的優(yōu)勢就是可以在較低的轉(zhuǎn)速下發(fā)出較大的扭矩，所以一般大型發(fā)電機(jī)組采用柴油機(jī)來做主動(dòng)力。

 

八、使用成本的區(qū)別

 

（1）耗油量區(qū)別

相比起汽油發(fā)電機(jī)，柴油發(fā)電機(jī)具有燃油消耗率低（平均比汽油發(fā)電機(jī)低30%），而且柴油價(jià)格較低，所以燃油經(jīng)濟(jì)性較好；同時(shí)柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般比汽油發(fā)電機(jī)來得低，扭距要比汽油發(fā)電機(jī)大，但其質(zhì)量大、工作時(shí)噪音大，制造和維護(hù)費(fèi)用高，同時(shí)排放也比汽油發(fā)電機(jī)差。但隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，柴油發(fā)電機(jī)的這些缺點(diǎn)正逐漸的被克服。

（2）燃油價(jià)格區(qū)別

由于柴油較重，所以蒸發(fā)很慢。比起汽油來，它含有更多更長的碳原子鏈（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，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(jié)合柴油發(fā)電機(jī)更高的效率，說明了柴油發(fā)電機(jī)比汽油發(fā)電機(jī)運(yùn)行費(fèi)用低的原因。

九、排放污染的區(qū)別

 

汽油機(jī)的排放物應(yīng)為二氧化碳(CO2)、氮(N2)和水(H2O)。但汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際工作過程中，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(jī)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?xì)浠衔?HC)排放量少。而氮氧化物是全球目前需要治理的主要目標(biāo)，于是從綜合性來看上柴油機(jī)污染大于汽油機(jī)。

 

 

廢氣排放差異示意圖

 

 

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