爲什麼同排量的柴油車比汽油車省油?

SmileTotoro

朱博士回答:同排量的柴油車比汽油車省油,原因就是柴油機的熱效率高。

為什麼柴油機的熱效率高?

1、柴油機的壓縮比高

車用汽油機的壓縮比現在最大也就12左右,柴油機的壓縮比可以達到22;

當然,壓縮比也不是越高越好,受汽油機爆震和柴油機最大爆發壓力的限制,壓縮比的提高也受到限制。

另外,壓縮比太高,摩擦損失會大幅增加。

2、柴油機在小負荷時的熱效率比汽油機更有優勢

柴油機在小負荷時噴油量少,燃燒期短,放熱更集中,等容度高;

汽油機在小負荷時,進氣量少,缸內殘餘廢氣比例提高,壓縮上止點時缸內壓力、溫度都低,不利於火焰傳播,初期放熱少,燃燒持續期長。

另外,汽油機在小負荷時,由於節氣門部分開啟,有節流作用,導致汽油機泵氣損失增加。

所以汽油在中小負荷時,與柴油機相比,熱效率下降更嚴重。

柴油車省油的主要原因就是整個工況平面上熱效率都比汽油機高。

還有兩條被經常提到的,其實對柴油機的熱效率沒有實質的影響,在這裡說明一下。

1、汽油機混合氣的熱值和柴油機混合氣的熱值相當;

2、汽油混合氣燃燒後的分子變更係數,也與柴油混合氣的分子變更係數相當。


朱博士白話發動機

大家一定知道以前有一款柴油版的捷達車,排量是1.9升,但是油耗竟然能夠低至5.4升/百公里,而配置汽油發動機的同型號的捷達,油耗卻需要7.7升/百公里。

不僅僅是這款車型,其它型號的汽車,只要同時裝備汽油機和柴油機的,肯定是柴油機更省油並且動力更足。很多人感到奇怪,為什麼同等排量的柴油車比汽油車更省油?下面我們就來探討這個問題。

1、柴油比汽油的能量密度更高

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個碳原子的鏈烷、環烷或芳烴,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。同時柴油比汽油密度更高(汽油的密度0.725g/ml,而柴油的密度是0.83~0.855g/ml)。所以,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。即每燃燒1升的柴油所釋放的能量,相當於燃燒1.2升的汽油所釋放的能量。

2、柴油機的壓縮比更高,熱效率更高

柴油機的壓縮比一般在16:1~22:1之間,最高可以做到26:1;而汽油機的壓縮比在8:1~11:1之間。可以看出,柴油機的壓縮比要遠高於汽油機。一般來說,壓縮比越高,燃油轉化率也越高,能獲得更高的燃燒效率,所以柴油機的熱效率一般高於汽油機。在現階段,汽油機的熱效率普遍在30%~40%之間,而柴油機可以達到35%~45%。

有人可能會說,那麼汽油機為什麼不可以將壓縮比做大一點呢?

這主要是因為,汽油的燃燒速度很快,如果壓縮比過大,汽油和空氣的混合氣被壓縮的過於猛烈,在燃燒過程中就會出現爆燃。這是一種對發動機害處極大的燃燒狀態。在設計發動機時,壓縮比與燃料的匹配,主要就是看是否會發生爆燃。所以,汽油機的壓縮比相對較低,主要就是為了避免爆燃。

3、柴油機的混合氣濃度更低,並且採用壓燃式;而汽油機的混合氣一般都控制的標準濃度範圍,利用火花塞點火。

柴油機的混合氣是在壓縮行程終了時才開始的,噴入的柴油立即發火燃燒,柴油與空氣的混合是不均勻的,並且空氣始終是過量的,它的空燃比可以高達20:1。而汽油機中汽油與空氣是在整個壓縮行程中充分混合的,當到達上止點時火花塞點火燃燒,它的空燃比一般嚴格控制在14.7:1。壓燃比點燃更節約能量。

那麼汽油機為什麼不能採用低濃度的混合氣壓燃呢?

大家知道,發動機工作有四個行程,分別是進氣、壓縮、作功、排氣。當柴油發動機處於壓縮上止點時,缸內溫度可以達到500~800℃。由於柴油的燃點是220℃,所以此時噴入柴油,在很短時間內與空氣混合後便立即自行發火燃燒;而汽油機的缸內溫度只有300~400℃,但是汽油的燃點是427℃,所以此時即使噴入汽油,汽油也不會燃燒,必須使用火花塞點火來引燃它。因此汽油機是無法實現壓燃的。並且汽油混合氣是有點火極限的,如果混合氣的濃度低於17:1,就很難點燃了。

綜上所述,柴油有更高的能量密度、有更高的熱效率、可以採用低濃度的可燃混合氣,可以使用更節能的混合氣燃燒方式,因此柴油機的油耗要明顯低於汽油機。

柴油機還有一個優勢是發動機的低速扭矩更大,這一點對於貨車和越野車來說特別適用。所以,柴油機在大型貨車、工程機械以及一些越野車上得到了廣泛的應用。但是它在工作時噪音大,振動大,排放也比汽油機差,同時柴油是國家的重要戰略物質,所以,柴油機在家庭轎車中很難推廣開來。


老侯解車

因為油的原因。柴油含碳量比汽油多30%左右。

意味著,等量的油燃燒,柴油能多釋放30%的能量。

遵循能量守恆的原則,移動同一物體所需能量是一定的。

所以燒更少的柴油就能實現同樣的效果。

那些標榜技術牛逼,標榜機械先進的宣傳,全是騙子。


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