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為什麽很難設計出,高轉速柴油發動機?

為什麽很難設計出,高轉速柴油發動機?

柴油車的儀表盤,和汽油車有很大的不同,最大的區別就在轉速表上:汽油車的轉速表最高可以顯示7000-8000的數值,汽缸摩托車的最高轉速可達15000轉,而柴油車的轉速表,最高轉速通常在4000轉左右。

卡車轉速表的最高轉速僅為2800轉,最經濟的轉速範圍是通常為1,500rpm,不建議在高速範圍內使用,很多人都疑惑:為什麽汽油機的轉速可以那麽高,而柴油機的轉速卻那麽低呢?如果柴油發動機也是為高速設計的,會發生什麽情況?柴油發動機轉速是否很低?

其實這個問題應該從兩個角度來看,商用車和多用途車,使用的大排量、重型柴油機,乘用車使用的輕型柴油機,比如大眾TDI車型,PSA對於AHDI車型都可以達到5000rpm,燃油-關閉速度約為5500rpm,事實上,渦輪增壓汽油發動機大多具有6,000rpm左右的燃油切斷轉速,所以在乘用車領域,柴油機的轉速並不低。

在乘用車領域,柴油機和汽油機的轉速已經非常接近了,但是,在大排量、重型柴油機的情況下,由於活塞、曲柄、曲軸等部件質量大,機器在運轉過程中,產生的慣性力矩過大,因此不可能轉得快,轉得快身體受不了,這就是大排量、大功率的內燃機,甚至汽油機都不能很快旋轉的問題,是需要和應用的區別。

因為發動機正常運轉的基本條件是,做功沖程有足夠的時間,使混合氣燃燒產生能量,例如發動機轉速為8000rpm,單缸做功沖程僅需0.225秒,對於汽油機來說時間足夠,但對於柴油機來說就有點弱了,由於汽油容易著火,當汽油機運轉時,它在進氣沖程中開始混合汽油和空氣,然後在壓縮沖程中進壹步混合。

因此可以立即快速燃燒混合物,更高的內能和更早的爆發,推動活塞在柴油機中實現高油耗,但同時不可避免地引起更劇烈的振動,發動機的活塞和氣缸,不是用導軌或其他方法剛性連接的,活塞進入圓形氣缸,氣缸壁之間有間隙,由於工作時振動強度大,活塞和氣缸壁柴油機的“碰撞磨損”程度增加,低強度振動的汽油機會更小。

所以柴油機不能設計成高速發動機,否則磨損會非常大,眾所周知,柴油機的排量,比汽油機大30-40%,即使是同款車型,由於柴油機沖程長,活塞重,不能高速旋轉,別無選擇,只能依靠充值,增壓器引入大量空氣,增加氧氣濃度,減少黑煙,燃燒更多燃料,產生扭矩。

隨著吸入氣體量的增加,其吸收的熱量也增加,燃燒溫度降低,NOx也減少,柴油機渦輪增壓器,不僅關乎性能,更是防止廢氣排放的壹項必不可少的措施,因此,隨著柴油機轉速的提高,做功沖程的時間縮短(四個沖程所占用的時間縮短),導致柴油機燃燒極不完全,混合已經極度不均勻,如果縮短燃燒時間,會加劇混合不均勻的問題,最終導致壓燃失敗,即失火。

所以柴油的粘度高、揮發性差,是影響速度的根本原因,當然高壓***軌技術已經改善了很多問題,但是相對於汽油機可以上萬甚至上萬幾千轉,柴油機很難做到。