發(fā)動機工作原理

柴油發(fā)動機的工作過程其實跟汽油發(fā)動機一樣的，每個工作循環(huán)也經(jīng)歷進氣、壓縮、作功、排氣四個行程。但由于柴油機 用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不易蒸發(fā)， 而其自燃溫度卻較汽油低，因此可燃混合氣的形成及點火方式都與汽油機不同。

柴油機在進氣行程中吸入的是純空氣。 在壓縮行程接近終了時，柴油經(jīng)噴油泵將油壓提高到10MPa以上，通過噴油器噴入 氣缸，在很短時間內(nèi)與壓縮后的高溫空氣混合， 形成可燃混合氣。由于柴油機壓縮比高 ( 一般為16-22)， 所以壓縮終了時氣 缸內(nèi)空氣壓力可達3.5-4.5MPa，同時溫度高達750-1000度 (而汽油機在此時的混合氣壓力為0.6-1.2MPa，溫度達600-700度)， 大大超過柴油的自燃溫度。 因此柴油在噴入氣缸后，在很短時間內(nèi)與空氣混合后便立即自行發(fā)火燃燒。氣缸內(nèi)的氣壓急 速上升到13-17MPa，溫度也升到2000-2500度。 在高壓氣體推動下，活塞向下運動并帶動曲軸旋轉(zhuǎn)而作功，廢氣同樣經(jīng)排氣管 排入大氣中。

普通柴油機的是由發(fā)動機凸輪軸驅(qū)動， 借助于高壓油泵將柴油輸送到各缸燃油室。這種供油方式要隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化而 變化，做不到各種轉(zhuǎn)速下的最佳供油量。而現(xiàn)在已經(jīng)愈來愈普遍采用的電控柴油機的共軌噴射式系統(tǒng)可以較好解決了這個問題。

共軌噴射式供油系統(tǒng)由高壓油泵、公共供油管、噴油器、電控單元 (ECU) 和一些管道壓力傳感器組成，系統(tǒng)中的每一個 噴油器通過各自的高壓油管與公共供油管相連，公共供油管對噴油器起到液力蓄壓作用。 工作時， 高壓油泵以高壓將燃油輸送 到公共供油管，高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成閉環(huán)工作，對公共供油管內(nèi)的油壓實現(xiàn)精確控制，徹底改變了供油壓力隨發(fā) 動機轉(zhuǎn)速變化的現(xiàn)象。其主要特點有以下三個方面：

1、噴油正時與燃油計量完全分開，噴油壓力和噴油過程由ECU適時控制。

2、可依據(jù)發(fā)動機工作狀況去調(diào)整各缸噴油壓力，噴油始點、 持續(xù)時間， 從而追求噴油的最佳控制點。

3、能實現(xiàn)很高的噴油壓力， 并能實現(xiàn)柴油的預噴射。

相比起汽油機，柴油機具有燃油消耗率低 (平均比汽油機低30％)，而且柴油價格較低， 所以燃油經(jīng)濟性較好；同時柴油 機的轉(zhuǎn)速一般比汽油機來得低， 扭距要比汽油機大，但其質(zhì)量大、工作時噪音大， 制造和維護費用高， 同時排放也比汽油機差。 但隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，柴油機的這些缺點正逐漸的被克服，現(xiàn)在的不少高級轎車都已經(jīng)開始使用柴油發(fā)動機了。

柴油機的特點

作為日常使用的燃料本身， 柴油的能量密度最高，比液化天然氣高出近1倍，比汽油高出10%以上。與汽油相 比，柴油不易揮發(fā)， 著火點較高， 不易因偶然情況被點燃或發(fā)生爆炸。由于兩者揮發(fā)性和燃點的不同，導致 使用這兩種燃料的發(fā)動機有不同的點火方式。

傳統(tǒng)柴油發(fā)動機的特點： 熱效率和經(jīng)濟性較好

柴油機采用壓縮空氣的辦法提高空氣溫度，使空氣溫度超過柴油的自燃燃點， 這時再噴入柴油、柴油噴霧 和空氣混合的同時自己點火燃燒。因此，柴油發(fā)動機無需點火系。同時， 柴油機的供油系統(tǒng)也相對簡單，因 此柴油發(fā)動機的可靠性要比汽油發(fā)動機的好。

由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油機壓縮比很高。 熱效率和經(jīng)濟性都要好于汽油機，同時 在相同功率的情況下， 柴油機的扭矩大，最大功率時的轉(zhuǎn)速低，適合于載貨汽車和遠洋貨輪上使用。

但柴油機由于工作壓力大，要求各有關(guān)零件具有較高的結(jié)構(gòu)強度和剛度，所以柴油機比較笨重，體積較 大； 柴油機的噴油泵與噴嘴制造精度要求高，所以成本較高；另外，柴油機工作粗暴，振動噪聲大；柴油不 易蒸發(fā)， 冬季冷車時起動困難。

由于上述特點， 以前柴油發(fā)動機一般用于大、中型載重貨車和工程機械、船用主機、發(fā)電機組上。

小型高速柴油發(fā)動機的新發(fā)展：排放已經(jīng)達到歐洲III號的標準

傳統(tǒng)上，柴油發(fā)動機由于比較笨重，升功率指標不如汽油機(轉(zhuǎn)速較低) ，噪聲、 振動較高，炭煙與顆粒 (PM)排放比較嚴重，所以一直以來很少受到轎車的青睞。但隨著近年來柴油機技術(shù)的進步，特別是小型高速 柴油發(fā)動機的新發(fā)展，一批先進的技術(shù)，例如電控直噴、共軌、渦輪增壓、中冷等技術(shù)得以在小型柴油發(fā)動 機上應用， 使原來柴油發(fā)動機存在的缺點得到了較好的解決，而柴油機在節(jié)能與CO2排放方面的優(yōu)勢，則是 包括汽油機在內(nèi)的所有熱力發(fā)動機無法取代的，因此， 先進的小型高速柴油發(fā)動機， 其排放已經(jīng)達到歐洲III號 的標準，成為“綠色發(fā)動機” ， 目前已經(jīng)成為歐美許多新轎車的動力裝置，可以預見，我國將出現(xiàn)越來越多的 柴油轎車。

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