浅谈电控柴油机和电控汽油机的差异
摘要:汽油机是靠高压电火花点燃汽油的;而柴油机是柴油遇到受到高压而温度急剧升高的空气后自燃的。本文结合笔者在乌鲁木齐各4S店实训过程当中的实际工作经验,通过比较电控柴油机和电控汽油机的工作原理的异同,有效的总结到了几个电控柴油机的工作特点。
关键词:电控柴油机电控汽油机
采用电子控制燃油喷射及排放的柴油机即为电控柴油机。电控柴油喷射系统由传感器、ECU(计算机)和执行机构三部分组成。其任务是对喷油系统进行电子控制,实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、油门踏板位置、喷油时刻、进气温度、进气压力、燃油温度、冷却水温度等传感器,将实时检测的参数同时输入计算机(ECU),与已储存的设定参数值或参数图谱(MAP图)进行比较,经过处理计算按照最佳值或计算后的目标值把指令送到执行器。执行器根据ECU指令控制喷油量(供油齿条位置或电磁阀关闭持续时间)和喷油正时(正时控制阀开闭或电磁阀关闭始点),同时对废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制,使柴油机运行状态达到最佳。
电控汽油机大体上都差不多。不同的是汽油机的电子控制系统还要对点火提前角,不同工况下的进气量这些的计算和控制。总体说来差别不大。
电控柴油机和电控汽油机一样也是在传统的机械式内燃机的基
础上嫁接了电子控制系统组成的。下面我介绍电控柴油机和电控汽油机互相相比一下。
因柴油机与汽油机同属内燃机,所以机械结构大同小异,而且工作原理都是需要吸气、压缩、作功和排气四个过程完成一次作功行程,但因汽油易蒸发汽化,所以燃油与空气的混合是在进气管内就已形成,故汽油机在吸气行程中吸入的是燃料与空气的混合。而柴油不易挥发和汽化,所以柴油机在吸气行程中吸入纯空气。混合气的形成是在活塞将空气压缩至高温高压的瞬间,将柴油喷入汽缸内在极短的时间内边混合边燃烧。
柴油机的压缩比较高,一般在16~22之间,而汽油机压缩比较低,仅为8~11,汽油机抗爆震是用辛烷值决定,而柴油机抗爆震则是十六辛烷值。
柴油机进气终了的温度为50℃~80℃,进气终了的压力为80kPa~90kPa。柴油机压缩终了的温度为700℃~900℃,远大于柴油自燃温度,压缩终了柴油机的汽缸压力为3500kPa~5500kPa,而汽油机压缩终了的温度仅有500kPa~600kPa,汽缸压力800kPa~1800kPa。
由于柴油机压缩比高,压缩终了的温度足以使柴油自燃,所以只要在活塞将空气压缩到将近上止点时,以高压将适量的柴油以雾状喷入汽缸,柴油便立即自燃膨胀以6000kPa~9000kPa的压力作功,由于压缩比高,柴油是在极小的空间爆发,把热能瞬间转化成机械能,热效率
极高。
汽油机压缩终了汽缸内的温度不能使汽油点燃,必须电火花点火,点火作功汽缸的最高压力为3000kPa~5000kPa温度为175℃~225℃。
柴油机排气终了的温度为400℃~750℃,而汽油机排气终了的温度则高于柴油机,为750℃~1000℃。
汽油机是严格控制进气量,根据进气量控制喷油量,以确保空燃比,柴油机的进气量无需计量和控制,进气多少是靠近、排气门尺寸和发动机转速或是否进气增压决定的,不必控制空燃比,燃料燃烧时永远处于富氧状态。由于排放的要求,近期电控柴油发动机也装用了空气流量计,以调整喷油量,并计算EGR率。
由于柴油机压缩比高,所以柴油机效率较高,相等容积的燃料燃烧后,其能量大于汽油机30%。
柴油机怠速运转时温度低,若长时间怠速运转,易在汽缸内集聚柴油或造成积碳,因此很多厂家设计怠速转速较高。
柴油机爆震除与喷油正时有关外,还与柴油的十六烷值有关。
汽油机只要发动机在运转,只要在压缩行程有明火,即使切断电路,发动机仍会因炽热点火而不能熄火。而柴油机在运转中只要有燃油进入,比如喷油嘴漏油,或活塞环窜油、均会切断所有电路后,燃料仍会自
燃而不能熄火。此时只有挂档才能阻止柴油机继续运转。
柴油机因无节气门控制进气,所以进气阻力小,发动机吸气功率损失小。
柴油机热效率高,热损失小,所以一般散热器较小。
柴油机汽缸燃烧室的形状与汽油机的不同,为强化空气与柴油在缸内的均匀混合,柴油机的汽缸燃烧室设计一定是形状,目前,柴油机的燃烧室可分为两大类,一类称之为直接喷射式燃烧室,另一类是分开式燃烧室。
直接喷射式燃烧室是在活塞顶平面处凹出一定形状,这种形式的燃烧室多用于大型商用车。
预燃室的燃烧室是一个小球形的燃烧室,馕嵌在汽缸盖的凹陷部分,喷油器预热塞均插入预热室内,混合气先在预燃室内自燃,然后再由预燃室内向外扩展,以求易于启动和发动机工作的平顺。
柴油发动机这种形式的燃烧室由于整个燃烧室的表面积加大,所以热损失较大,许多热量被冷却水吸收,且因压缩与排气时,气体进出预燃室的阻力要消耗一定的能量。
柴油机是依靠将吸入汽缸的空气压缩至高温(700℃~900℃)使柴油自燃,但柴油机启动时,因启动转速低。加上环境的影响很难在启动的极短时间内使缸内温度升高至可以自燃的温度,特别是当环境温
度低于-15℃时,柴油机就无法启动,因此需在喷油器附近装一个辅助设施预热塞,对预热塞的供电加热时间由电控单元根据水温传感器信号预以控制。
电控汽油机是控制空燃比及进气与喷油同时控制,而柴油机无需控制空燃比,只需控制喷油量,柴油始终是在富氧的条件下燃烧的。
在产生同等功率的情况下,柴油机的重量是汽油机的两倍,而价格是汽油机的三倍。但因柴油机热效率高,燃油经济性好,寿命长,加上随着材料及加工技术的提高,以及实施电控较汽油机简单,特别是在能源紧缺的情况下,就越来越显示出强大的生命力和广阔前景了。
汽油机转速高,轿车一般在5000~6000r/min,货车为4000r/min 左右,质量小,制造与维修成本低,容易启动。缺点是燃油消耗率高,燃料经济性差。柴油机压缩比高,燃油消耗率比汽油机低30%,一般转速较低,只有2500~3000r/min,质量大,维修制造成本高。
参考文献
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