五千年(敝帚自珍)

主题:【讨论】电动车的发展瓶颈,何时会到? -- 夜如何其

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家园 是的,柴油机热效率一直高于汽油机

这个差别几乎是从娘胎里带来的。

从燃料本身来说,柴油的热值和密度都大于汽油,同样体积完全燃烧时,柴油能比汽油释放更多热量。

从工作原理来说,汽油机是预混燃烧。燃料在进入燃烧室之前已经跟空气混合好。相比柴油机而言,好处是不用太担心混合均匀度的问题,坏处是燃料和空气的比例需要严格控制,太浓或太稀都不行。这些混合气的温度在内燃机压缩冲程中随着体积减小不断上升,高到一定程度就会提前燃烧造成所谓爆震。所以汽油机的压缩比先天受限制。传统汽油机的压缩比一般不超过10。而柴油机正相反。柴油机是所谓非预混燃烧。燃料只有在点火之前才进入燃烧室。所以没有爆震的顾虑,也不必顾虑混合气浓度的问题,可以可劲儿地往发动机里灌空气。这就带来两个好处,一是压缩比可以搞得很高,传统柴油机压缩比一般都在20以上,这样气缸内部温度高,燃料进入以后更容易燃烧;二是空气量总是远大于燃料完全燃烧所需的理论值,燃料总是有充足的空气可用,更容易实现充分燃烧。

以上是简化的说法,在实践上当然要复杂得多。比如柴油挥发性比汽油差得多,于是汽油不担心的混合均匀度问题,在柴油机上要花很大工夫来解决。同时由于汽油机的混合度可控,所以在排放处理方面有额外的好处,那就是可以使用三元催化器,而柴油机就没有这个福利。因为三元催化器要求燃料跟空气的混合比例要接近于理论值才能正常工作。这就造成排放控制成了柴油机头上的紧箍咒,为了排放达标,不得不在其他方面妥协。比如说,现在的柴油机已经很少有20以上的压缩比了,基本上控制在17-20之间。另一方面,汽油机则有自己的烦恼。比如为了充分燃烧,工程师们想尽办法搞分层充量,就是设法让火花塞附近的混合气浓一些以便快速点火,同时让离火花塞较远处的混合气稀薄一些以便充分燃烧,于是希望以火花塞为中心,由近到远混合气的浓度由浓到稀逐渐过渡。现在更是直接搞缸内直喷,压缩比突破了10的限制,达到12上下,弄得汽油机工作方式向柴油机看齐了。当然最重要点火方式没变。

所以基本上说,家家有本难念的经。不过纯以热效率而言,柴油机的优势毋庸置疑。

电厂设备我不懂,没法说。单说氧氮化物的话,这东西就是上天派来折腾工程师们的。氧氮化物的形成需要两个条件,一是高温,二是富氧。而这俩都是对燃料燃烧极其有利的。要抑制氧氮化物就得妥协燃烧过程。这还罢了,氧氮化物还有个可恨的特性,就是所谓氧氮冻结。一般在整个燃烧过程中各种化合物的形成同时也伴随着分解,无非是哪个占优势决定了燃烧结束时的产物以及数量。而氧氮化物不同,这家伙生成的时候随着温度升高一片和谐,但当温度降低时,一旦降低到2000开尔文度(大约1727摄氏度),丫就冻结了,不再分解!这可太可恶了。所以现在的柴油机工程师已经放弃治疗了。在燃烧过程中优先照顾热效率和微粒排放物的控制,对于氧氮化物则尽人事听天命。然后跑去跪求搞废气后处理的同事们帮忙把氧氮化物控制住。当然不能太过分,如果超出了废气处理装置的能力范畴,人家也要拍桌子滴。这种帮忙自然是相互的,毕竟微粒排放物的控制也是非常头疼的。能在燃烧过程尽量减少微粒,后处理的同事们也喜闻乐见。

以上😁

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