汽油机工作原理(汽油机工作原理示意图)

柴油机的工作原理是什么？汽油机和柴油机有什么区别？柴油机的优点是扭矩大，经济性能好。柴油机和汽油机的工作过程有许多相似之处。每个工作循环也经历四个冲程:进气、压缩、做功和排气。但由于柴油机使用的燃料是柴油，其粘度比汽油高，不易蒸发，但自燃温度比汽油低。因此可燃混合气的形成和点火方式与汽油机不同。

柴油机的工作原理是什么？柴油机和汽油机有什么区别？

柴油机的工作原理

柴油机的工作过程其实和汽油机是一样的。每个工作循环也经历四个冲程:进气、压缩、做功和排气。但由于柴油机使用的燃料是柴油，其粘度比汽油高，不易蒸发，但其自燃温度比汽油低，所以可燃混合气的形成和点火方式与汽油机不同。

纯空气是柴油机在进气冲程吸入的。在压缩冲程结束时，柴油的油压由喷油泵升高到10MPa以上，然后由喷油器喷入气缸，在短时间内与压缩的高温空气体混合，形成可燃混合气。由于柴油机压缩比高(一般为16-22)，压缩结束时气缸内空的压力可达3.5-4.5MPa，温度可达750-1000K(而汽油机此时混合气压力会为0.6-1.2MPa，温度会达到600-700K)，大大超过柴油机的自燃温度。所以柴油喷入气缸后，会在短时间内与空气体混合，然后自燃。缸内气压迅速上升到6-9MPa，温度也上升到2000-2500K。在高压气体的驱动下，活塞向下运动，带动曲轴旋转做功，废气也通过排气管排入大气。

普通柴油机由发动机的凸轮轴驱动，通过高压油泵将柴油输送到各缸的燃油室。这种供油方式是随着发动机转速的变化而变化的，所以无法在各种转速下达到最佳供油。

共轨喷射燃油供给系统由高压油泵、共供油管、喷油器、电子控制单元(ECU)和一些管路压力传感器组成。系统中的每个喷油器通过各自的高压油管连接到共用供油管上，共用供油管对喷油器起到液压储能的作用。工作时，高压油泵以高压向共供油管输送燃油，高压油泵、压力传感器和ECU闭环工作，可以精确控制共供油管中的油压，彻底改变供油压力随发动机转速变化的现象。其主要特点如下:

1.喷射正时与燃油计量完全分离，喷射压力和喷射过程由ECU及时控制。

2.可以根据发动机的工况调整各缸的喷射压力、喷射起点和持续时间，以追求喷射的最佳控制点。

3.可以实现柴油的高喷射压力和预喷射。

与汽油机相比，柴油机的燃油消耗率更低(平均比汽油机低30%)，柴油价格更低，所以燃油经济性更好。同时，柴油机的转速一般比汽油机低，扭矩比汽油机大。但其质量大，工作噪音大，制造和维护成本高，排放比汽油机差。但是，随着现代技术的发展，柴油机的这些缺点正逐渐被克服。

汽油机和柴油机的区别

汽油机吸入燃油和空气体的混合气并压缩，然后通过火花点燃混合气。柴油机只吸入空气体并压缩，然后将燃油注入压缩后的空气体。压缩空气体产生的热量可以点燃燃油。

汽油机的压缩比是8:1到12:1，而柴油机是14:1，甚至达到25:1。因为柴油机的压缩比更高，所以效率也更高。

汽油机通常采用汽化，即空气体进入气缸或油口之前，空气体已经与燃油混合；或者采用进气道燃油喷射，即在开始进气冲程之前(缸外)喷射燃油。柴油机采用直喷式，即柴油直接喷入气缸。

下图是闭式柴油循环的图片演示。和汽油发动机的动画演示对比一下，看看有什么不同:

注意，柴油发动机没有火花塞。它吸入并压缩空气体，然后将燃油直接喷入燃烧室(直喷式)。实际上是压缩空气体产生的热量点燃了柴油机的燃料。

柴油机的喷油器是其最复杂的部件，也是大量试验的对象。因为具体到每台发动机，其喷油器的位置可能是不同的。喷油器应能承受气缸内的温度和压力，同时使喷射的燃油呈细雾状。气缸内循环的油雾能否均匀分布也是一个问题。因此，有些柴油机采用特殊的进气阀、预燃室或其他装置，使空气流在燃烧室内打旋或改善点火和燃烧过程。

马力

马力的定义及其对发动机性能的影响，请参考马力及其应用。

柴油机和汽油机的一个很大的区别就是它的喷射步骤不一样。大多数汽车发动机(汽油发动机)使用进气口喷射或化油器，而不是直接喷射。因此，在汽车发动机中，所有的燃料都是在进气冲程中喷入气缸，然后被压缩。燃油和空气体混合物的压缩限制了发动机的压缩比，因为如果空气体被过度压缩，燃油和空气体的混合物会自行点燃，引起爆震。柴油机只压缩空气体，所以压缩比远高于汽油机。压缩比越高，产生的马力越大。

一些柴油发动机包含某种电热塞(未显示)。当柴油机温度较低时，压缩过程无法将空气体升高到燃料的燃点。电热塞是一个电加热线圈(想象一下烤箱里的热线圈)，可以在发动机低温时点燃燃油，从而启动发动机。Krebs Reston是一位经验丰富的重型设备技师，他认为:

现代发动机的所有功能都由ECM和复杂传感器组之间的通信控制。这些传感器测量所有数据，包括转速、发动机冷却液和机油的温度以及发动机的位置(即T.D.C)。如今的大型发动机很少使用电热塞。ECM检测环境温度并在寒冷天气下延迟发动机正时，因此喷油器将延迟喷油。气缸内空气体的压缩程度越高，产生的辅助启动的热量就越多。

小型发动机和没有先进计算机控制的发动机使用电热塞来解决冷启动问题。

柴油机

如果你比较柴油和汽油，你会发现它们是不同的。它们闻起来不一样。柴油更重，更油。柴油的汽化比汽油慢得多。事实上，它的沸点比水高得多。

柴油蒸发很慢，因为它很重。与汽油相比，它含有更多更长的碳链(汽油一般是C9H20，柴油一般是C14H30)。柴油的生产过程中提炼工序较少，所以柴油比汽油便宜。

柴油的能量密度比汽油高。平均而言，3.8升柴油包含约155x106焦耳的能量，而3.8升汽油包含132x106焦耳的能量。这种优势，再加上柴油发动机更高的效率，解释了为什么柴油发动机的里程成本比汽油发动机低。