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公司简介

柴油机-03

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商品描述
为什么柴油机比汽油机省油?   

理论循环   
从热力学的理论高度来看,改善发动机动力、经济性的基本原则就是提高燃效加热后的能量质量,也就是在相同加热量条件下,尽可能提高加热过程中工质的平均温度,以及尽可能降低向环境放热过程的平均温度。在现有循环模式下,有以下三个主要的实施方向:  
 1.在允许的条件下,尽可能提高发动机的压缩比。 
 2.合理组织燃烧,提高循环加热的等容度,即通过减小循环的预膨胀比和合理选择选择燃烧始点相位,使燃烧加热中心接近上止点。  
 3.保证工质具有较高的等熵指数。   但是在标定工况下,实际柴油机比汽油机更接近等压循环。由于柴油机的压缩比大大高于汽油机,而且其最大燃烧爆发压力也远高于汽油机,所以它的热效率高于汽油机。  
 柴油机是喷雾压燃后边喷油边燃烧,当负荷下降时,喷油时间缩短,但初期相当于等容燃烧的变化不大,这相当于压力升高比不变反而预膨胀比减小。  
 汽油机则是点火后火焰传播燃烧,无论负荷如何变化,火焰传播距离不变。负荷下降后,由于进气充量减少,残余废气增多,燃烧温度有所降低,使得火焰传播速度降低,燃烧时间加长,相当于压力升高比下降而预膨胀比上升。  
 汽柴油机的这种相反变化趋势使得二者在中、低负荷时的燃料消耗率的差距进一步扩大。  
 这一结论与实际情况完全符合:在标定工况下,柴油机的有效燃料消耗率be约比汽油机低15%-25%,而包括大量中、低负荷工况在内的使用燃料消耗率可低30%-50%。当然,还有形成be差距扩大的其他因素,比如汽油机在中低负荷时节气门造成的泵气损失增大等。但正是基于理论循环的上述分析,才阐明了汽柴油机的燃料消耗率出现差距的最本质和最主要的原因。 
 理想循环条件下汽、柴油机热效率的对比   
考虑真实工质特性后,汽、柴油机热效率的差距进一步加大。 
 1.高负荷时差距扩大的因素   
在高负荷条件下,汽油机的混合气较浓,过量空气系数=0.8-1.0,而柴油机的平均过量空气系数=1.3-2.0,混合气总体偏稀。  
 汽油机的压缩比虽然较低,但由于混合气较浓而且等容度也较高,所以它的最高燃烧温度反而比柴油机高很多;此外,汽油机的残余废气系数比柴油机高。以上两方面的原因,使得汽油机的等熵指数比柴油机小,高温热分解作用加剧,这些都使得汽油机的热效率相对于理论循环的下降幅度远大于柴油机。虽然汽油机的分子变化系数要高于柴油机,但其影响较小,不起主要作用。   
2.低负荷时差距进一步扩大的因素  
 由于混合气形成和负荷调节方式的差别,汽油机的负荷越低,过量空气系数越小。而柴油机则相反。这进一步扩大了两者热效率的差距。   汽油机是量调节负荷,负荷越低,进气量越少,残余废气系数越高。而柴油机的残余废气系数在低负荷变化时大致维持不变。这一因素除对汽油机的等熵指数有影响外,更多的是使汽油机的燃烧速度降低,热效率下降。   
汽油机高、低负荷时,工质燃烧后的温差要比柴油机小,即低负荷时汽油机仍保持较高的燃烧温度。这是因为汽油机是量调节负荷,各种负荷时混合气的过量空气系数变化不大。虽然低负荷时进入缸内的混合气量少,但单位质量工质的发热量没有改变,故燃烧后工质的温度下降幅度不大。柴油机是质调节负荷,低负荷时过量空气系数增大,单位质量工质的发热量减少,燃烧后工质的温度成比例下降。这一因素使汽、柴油机低负荷时的工质温度差别更显著,由此引起两者的热效率的差距加大。   
通过汽、柴油机的理论循环和理想循环热效率的全面对比,从理论上阐明了两种不同燃烧模式对热效率影响的本质原因。近年来,缸内直喷(GDI)、均质压燃(HCCI)汽油机的出现,正是这些循环理论应用的突出体现。
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