Question

柴油机的效率为什么比汽油机高呢

Answer 1

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。