發動機工作原理

柴油發動機的工作過程其實跟汽油發動機一樣的，每個工作循環也經歷進氣、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， 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，在很短時間內與空氣混合后便立即自行發火燃燒。氣缸內的氣壓急 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而作功，廢氣同樣經排氣管 排入大氣中。

普通柴油機的是由發動機凸輪軸驅動， 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動機轉速的變化而 變化，做不到各種轉速下的最佳供油量。而現在已經愈來愈普遍采用的電控柴油機的共軌噴射式系統可以較好解決了這個問題。

共軌噴射式供油系統由高壓油泵、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組成閉環工作，對公共供油管內的油壓實現精確控制，徹底改變了供油壓力隨發 動機轉速變化的現象。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、可依據發動機工作狀況去調整各缸噴油壓力，噴油始點、 持續時間， 從而追求噴油的最佳控制點。

3、能實現很高的噴油壓力， 并能實現柴油的預噴射。

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， 所以燃油經濟性較好；同時柴油 機的轉速一般比汽油機來得低， 扭距要比汽油機大，但其質量大、工作時噪音大， 制造和維護費用高， 同時排放也比汽油機差。 但隨著現代技術的發展，柴油機的這些缺點正逐漸的被克服，現在的不少高級轎車都已經開始使用柴油發動機了。

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， 著火點較高， 不易因偶然情況被點燃或發生爆炸。由于兩者揮發性和燃點的不同，導致 使用這兩種燃料的發動機有不同的點火方式。

傳統柴油發動機的特點： 熱效率和經濟性較好

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，柴油發動機無需點火系。同時， 柴油機的供油系統也相對簡單，因 此柴油發動機的可靠性要比汽油發動機的好。

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，要求各有關零件具有較高的結構強度和剛度，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， 冬季冷車時起動困難。

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

小型高速柴油發動機的新發展：排放已經達到歐洲III號的標準

傳統上，柴油發動機由于比較笨重，升功率指標不如汽油機(轉速較低) ，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的進步，特別是小型高速 柴油發動機的新發展，一批先進的技術，例如電控直噴、共軌、渦輪增壓、中冷等技術得以在小型柴油發動 機上應用， 使原來柴油發動機存在的缺點得到了較好的解決，而柴油機在節能與CO2排放方面的優勢，則是 包括汽油機在內的所有熱力發動機無法取代的，因此， 先進的小型高速柴油發動機， 其排放已經達到歐洲III號 的標準，成為“綠色發動機” ， 目前已經成為歐美許多新轎車的動力裝置，可以預見，我國將出現越來越多的 柴油轎車。

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