4、为什么压燃式汽油机的效率高30%
普通汽油机的热功转换效率平均比柴油机低20-30%。因此,多少年来,众多研究人员一直在努力尝试将汽油发动机改造成压燃燃烧模式,但是都没有成功。最接近成功的是一种均质压燃汽油机技术(HCCI),它可以实现稀薄燃烧和压燃,但是由于存在爆震的制约,它的压缩比不能太高,一般在12-14左右。而且由于是稀燃,发动机燃料介质的能量密度较低,升功率较低。然而,这种发动机最大的缺憾是点火可靠性差,发动机负荷和转速不能随意调整,因此不能作为汽车的直接驱动动力装置,只能用作发电等狭窄负荷的用途。
有一些业内人士有意无意地混淆低辛烷值汽油的扩散压燃与普通汽油的均质压燃的区别,从而否定压燃式低辛烷值汽油机的先进性,说:“这不是一项创新的研究,国内国外一直有人在研究这项技术”。进而否定压燃式低辛烷值汽油机的可行性,说:“这项技术目前还不具备推广应用价值”。这些人采用张冠李戴的方法偷换概念后得出的结论显然是错误的。
内燃机的效率受气缸压缩比的影响很大,压缩比高,内燃机的效率就高,功率输出相同的情况下消耗的燃料就少。汽油机刚发明的时候,压缩比只有4-6,现在达到了7-10.5。汽油机采用火花塞点火,盲目提高汽油机的压缩比,汽油机会因为爆燃而产生剧烈的震动。为了提高汽油机的效率,需要先提高汽油的抗爆性,就是提高汽油的辛烷值,提高汽油的标号。然而,提高汽油的辛烷值不是一件容易的事情。后来,有人发明了柴油机,柴油的自燃着火温度比汽油低,柴油被喷雾进入气缸后,可以在高温的压缩空气中自燃。由于是多点自燃点火和扩散压燃,喷油时机恰当的柴油机不会因为压缩比的提高而出现爆震的问题,所以柴油机的压缩比可以高达14-22。柴油机的效率因此比汽油机高30%左右。
汽油与柴油相比有许多优越性,例如对寒冷气候的适应性,人们无法放弃汽油。那么有没有办法把汽油机的效率提高到柴油机的水平呢?
研究人员发现,把汽油的辛烷值降低,低到可以像柴油那样被压燃的程度,也采用压燃点火的方式,汽油机的压缩比就可以提高到柴油机的水平,却没有爆震的危害和威胁。内燃机实验室的台架试验证明,辛烷值为40左右的汽油,可以很好地在压缩比为17和18的内燃机上被压燃,而且“比油耗”指标比柴油还低10%左右。就是说提供相同的动力输出,40号汽油的消耗量比柴油节省10%。前面说过,柴油机的效率比普通汽油机的效率高20-30%。因此,使用40号汽油的压燃式内燃机的效率比使用普通汽油的内燃机的效率高30-40%左右。
研究人员还发现,汽油的辛烷值越低越容易被压燃。使用低辛烷值汽油,内燃机排放的一氧化碳、碳氢、颗粒状杂质等均比使用柴油低很多。
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