柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方,每个工作循环都经历进气、压缩、做功、排气四个冲程。但由于柴油机用的燃料是柴油,它的粘度比汽油大,不容易蒸发,而其自燃温度却比汽油低,因此,可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。那么汽油机和柴油机还有哪些区别呢?让我们一起来看看

柴油机和汽油机的区别在哪里(汽油机与柴油机区别在哪里)(1)

汽油发动机一般将汽油喷入进气管同空气混合成为可燃混合气再进入汽缸,经火花塞点火燃烧膨胀作功。人们通常称它为点燃式发动机。而柴油机一般是通过喷油泵和喷油咀将柴油直接喷入发动机气缸,和在气缸内经压缩后的空气均匀混合,在高温、高压下自燃,推动活塞作功。人们把这种发动机通常称之为压燃式发动机。

汽油机汽车具有转速高(轿车用汽油机转速可高达5000—6000转/分,货车用汽油机达4000转/分左右)质量轻、工作时噪声小、起动容易、制造和维修费用低等特点,故在轿车和中、小型货车及军用越野车上得到广泛应用。其不足之处是燃油消耗较高,因而燃油经济性较差。柴油机汽车因压缩比高,燃油消耗平均比汽油机汽车低30%左右,所以燃油经济性较好。如最近上市的一汽大众生产的TDI1。7升柴油轿车比1。6升汽油轿车每百公里可节约2升油。一般货车大都采用柴油机。柴油机的弱点是转速较汽油机低(一般最高转速在2500—3000转/分左右)、质量大、制造和维修费用高(因为喷油泵和喷油器加工精度要求高)。但目前柴油机的这些弱点正在逐渐得到克服,它的应用范围正在向中、轻型货车扩展。国外柴油轿车也有很快的发展,其最高转速可达5000转/分。

柴油机在进气行程中吸入的是纯空气。在压缩行程接近终了时,柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上,通过喷油器喷入气缸,在很短时间内与压缩后的高温空气混合,形成可燃混合气。由于柴油机压缩比高(一般为16-22),所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5-4.5MPa,同时温度高达750-1000K(而汽油机在此时的混合气压力会为0.6-1.2MPa,温度达600-700K),大大超过柴油的自燃温度。因此柴油在喷入气缸后,在很短时间内与空气混合后便立即自行发火燃烧。气缸内的气压急速上升到6-9MPa,温度也升到2000-2500K。在高压气体推动下,活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功,废气同样经排气管排入大气中。

普通柴油机的是由发动机凸轮轴驱动,借助于高压油泵将柴油输送到各缸燃油室。这种供油方式要随发动机转速的变化而变化,做不到各种转速下的最佳供油量。

共轨喷射式供油系统由高压油泵、公共供油管、喷油器、电控单元(ECU)和一些管道压力传感器组成,系统中的每一个喷油器通过各自的高压油管与公共供油管相连,公共供油管对喷油器起到液力蓄压作用。工作时,高压油泵以高压将燃油输送到公共供油管,高压油泵、压力传感器和ECU组成闭环工作,对公共供油管内的油压实现精确控制,彻底改变了供油压力随发动机转速变化的现象。其主要特点有以下三个方面:

1.喷油正时与燃油计量完全分开,喷油压力和喷油过程由ECU适时控制。

2.可依据发动机工作状况去调整各缸喷油压力,喷油始点、持续时间,从而追求喷油的最佳控制点。

3.能实现很高的喷油压力,并能实现柴油的预喷射。

相比起汽油机,柴油机具有燃油消耗率低(平均比汽油机低30%),而且柴油价格较低,所以燃油经济性较好;同时柴油机的转速一般比汽油机来得低,扭距要比汽油机大,但其质量大、工作时噪音大,制造和维护费用高,同时排放也比汽油机差。但随着现代技术的发展,柴油机的这些缺点正逐渐的被克服。

柴油机和汽油机的区别在哪里(汽油机与柴油机区别在哪里)(2)

汽油机和柴油机的区别

汽油机吸入燃料与空气的混合物并将其压缩,然后通过火花将混合物点燃。柴油机只吸入空气并将其压缩,然后将燃油喷入压缩空气。压缩空气产生的热量就能将燃油点燃。

汽油机的压缩比为8:1至12:1,而柴油机的压缩比为14:1,甚至能达到25:1。由于柴油机具有更高的压缩比,因此效率也更高。

汽油机通常使用汽化作用,即在空气进入气缸或油口之前,空气与燃油早已混合;或使用油口燃油喷射,即在开始进气冲程(气缸外)之前喷射燃油。柴油机采用直喷式,即柴油被直接喷入气缸。

下图是柴油循环的图片演示。可将其与汽油机的动画演示比较一下,看看有哪些地方不同:

柴油机和汽油机的区别在哪里(汽油机与柴油机区别在哪里)(3)

注意柴油机没有火花塞,它吸入并压缩空气,然后将燃油直接喷入燃烧腔(直喷式)。其实是压缩空气产生的热量点燃了柴油机的燃油。

柴油机的喷油器是其最为复杂的部件,并且曾经是大量试验的课题。因为具体到每一台发动机,其喷油器的位置都可能各不相同。喷油器应当能够承受气缸内部的温度和压力,同时使喷出的燃油呈细密的雾状。使气缸内部循环的油雾能够均匀分布也是一个问题,因此一些柴油机采用特殊的感应阀、预燃烧腔或其他装置,以使气流在燃烧腔内呈旋涡状,或者改进点火和燃烧过程。

马力

于对马力的定义及其对发动机性能的影响,请参见马力及其应用。

柴油机与汽油机之间一项很大的差异是其注入步骤不同。大多数汽车发动机(汽油机)采用油口喷射或使用化油器,而不采用直喷。因此在汽车发动机内部,全部燃油在进气冲程期间被注入到气缸中,然后被压缩。燃油与空气的混合物的压缩限制了发动机的压缩比,因为如果过度压缩空气,燃油与空气的混合物将自行点燃并导致爆震。而柴油机仅压缩空气,因此压缩比可比汽油机高出许多。压缩比越高,产生的马力也就越大。

一些柴油机包含某种预热塞(图内未显示)。当柴油机温度较低时,压缩过程无法将空气升至燃油的燃点。预热塞是一个电热线圈(想象在烤箱里看到的热线圈),它可在发动机低温时点燃燃油,从而起动发动机。克雷•布莱斯顿是一位经验丰富的重型设备技师,他认为:

现代发动机的全部功能均通过ECM与复杂传感器组的通信进行控制,这些传感器测量包括R.P.M.、发动机冷却液和机油的温度,以及发动机位置(即T.D.C.)等所有数据。如今的大型发动机很少采用预热塞。ECM检测环境温度并使发动机在寒冷天气下延迟计时,因此喷油器会延时喷油。气缸内的空气受到的压缩程度越高,就会产生更多辅助起动的热量。

较小的发动机以及没有先进计算机控制的发动机采用预热塞解决冷起动问

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汽车发动机机油的性能差异与正确选用

汽油机与柴油机的工作原理不同,对机油也就提出了不同的要求,反映在机油配制工艺上,便形成了各自的配方体系。虽然添加的添加剂中都有清净剂、分散剂和抗氧抗腐剂等,但由于解决问题的侧重点不同,加入的比例就有差异,汽油机低温油泥比较突出,故加入的分散剂比例比柴油机的大,而柴油机的高温清净及抗氧问题突出,故其清净剂比例比汽油机油大,特别是负荷大的CD级柴油机油复合添加剂配方中还要加一些硫化烷基酚盐(如LZ6499、LZ6500)来解决高温抗氧抗腐蚀问题。

单级油与多级油的选择

单级油如5W、30、40,只符合SAE发动机油粘度分类(SAE J300 Apr.84)中的某单一级别,对适用的环境温度有严格要求,如SAE40适用的最低气温为0℃;多级油则能同时满足多个粘度级别,如SAE15W/40,系指其低温性能可满足15W,高温粘度可达到40的指标,其间跨越5个粘度级别,因此多级油可四季通用。

由于多级油既具有良好的低温流动及泵送性能,又具有高温润滑能力,因而选用多级油是最佳之选,如北方地区选用SAE5W/30,中原地区选用SAE15W/40,南方地区选用20W/50;但多级油的价格要比单级油贵很多,从经济性考虑,在某些季节也可以选用单级油,如在北方地区春秋季使用SAE30,夏季使用SAE40;在中部地区除冬季外都使用SAE40;在南方冬季使用SAE30,春秋季使用SAE40,夏季使用SAE50(单、多级油的粘度级别与适用温度的关系见图1)。对于行驶区域遍及南北的汽车则必须使用多级油,如SAE 15W/40。

机油粘度级别的选择

从汽车制造技术发展的角度看,发动机的制造越来越精密,其输出向高功率高负荷发展;从汽车使用环境变化的角度看,随着高速公路的不断发展,汽车在高温高速环境中运行的时间不断加长,这些都对机油提出了更加苛刻的要求。从保养的经济性看,高中档机油的润滑性能优良,机件不易磨损,修理费用下降,且高中档机油的换油周期可达8000~10000km,合成机油更是高达15000~25000 km;多方面综合,选用中高档机油还是合算的。因此,建议汽油机选用SF、SG级,柴油机选用CD、CE级,或选用SF/CD、SG/CD通用机油。目前市场上伪劣油品甚多,最好选用长城、壳牌Shell等国内、外知名品牌的机油。另外,在使用中,要勤于检查、及时添补,养成定期换机油的良好习惯。

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