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为什么设计高速柴油机很困难?或者为什么柴油机的转速低于汽油机?结论是柴油粘度大,不能在短时间内与空气混合均匀,柴油含有更多的碳,燃烧更慢,因此,在先天混合和缓慢燃烧的条件下,如果柴油机转速过高。
混合比会急剧上升,最终导致失火,柴油机转速真的低?其实这个问题要从两个角度考虑,商用车和装备用的重型柴油机大排量,乘用车用的轻型柴油机,比如大众TDI车型,PSA的HDI车型,排量可以达到rpm,燃油切断速度约为rpm。
事实上,如今的涡轮增压汽油发动机的断油转速通常在rpm左右,在活塞运动压缩上止点前一定角度,提前喷射角,喷油器开始向气缸内高压高速喷射柴油,进入燃烧室的柴油蒸发雾化部分气体,在气缸内与高温高压压缩空气混合形成可燃混合气。
由于柴油的自燃点比较低,在温度较高、柴油较多的地方,柴油会自行着火燃烧,同时使气缸内的火焰中心倍增,并开始推动活塞,要做的工作在工艺流程的后续操作中。
柴油不断注入空气、混合、燃烧,形成了“注入、混合、燃烧”的特殊工艺流程,整个过程从根本上可以分为四个阶段,预燃期、快燃期、慢燃期、后燃期:柴油的燃烧过程类似于等压加热。
当动力输出通过工作过程时,更大的扭矩对柴油机来说就足够了,发动机正常运行的主要条件是做功冲程有足够的时间产生动力来燃烧混合气,例如,当发动机转速为转时,一个气缸的做功冲程只需0.秒,对于汽油机来说时间足够了。
但柴油机就有些力不从心了,因为汽油很容易点燃,当汽油机工作时,在进气冲程开始混合汽油和空气,然后通过压缩冲程继续混合,混合气可以立即快速燃烧,柴油机之所以离不开增压器。
是因为众所周知,即使是同一款车型,柴油机的排量也比汽油机大30%到40%,由于柴油机冲程长,活塞重,不能高速拉动,别无选择,只能依靠增压器,增压器引入大量空气,氧气浓度增加,黑烟减少,燃油燃烧更多,产生扭矩。
随着吸入气体量的增加,其吸收的热量也增加,燃烧温度降低,NOx也减少,涡轮增压器不仅是发动机的输出,也是防止尾气排放的必要措施,由于压缩比高,柴油机的冲程一般大于汽油机。
在这种情况下,如果提高转速,它的转动惯量就会大大增加,由于增加了振动和摩擦损失,从而大大缩短了发动机的寿命,随着柴油机转速的提高,作功冲程时间缩短(第4冲程时间也缩短),造成柴油燃烧不完全。
原则上,混合气很不均匀:如果燃烧时间减少,混合气不均匀的问题会更加严重,最终会导致点火失败,即失火,从而导致压缩,因此,柴油粘度高、挥发性差是影响车速的根本原因,当然,如今的高压共轨技术已经解决了很多问题,但是相对于万转甚至数万转的汽油机来说,柴油机很难做到这一点。#柴油机#