汽油机柴油机比较

柴油机工作原理

柴油发动机的工作过程其实跟汽油发动机一样的，每个工作循环也经历进气、压缩、作功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不易蒸发，而其自燃温度却较汽油低，因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。

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。而现在已经愈来愈普遍采用的电控柴油机的共轨喷射式系统可以较好解决了这个问题。 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，现在的某些高级轿车都已经开始使用柴油发动机了。

为什么柴油机的热效率要显著高于汽油机？

主要有二个原理：

1.柴油机的压缩比高，作功时膨胀得更厉害。

2.柴油机油气混合时空燃比远大于1，是富氧燃烧，燃料可以充分燃烧。汽油机燃烧的空燃比在1左右，因为没有足够的氧气，汽油不能完全燃烧。

何谓空燃比？

空燃比，是混合气中空气与燃料之间的质量的比例。一般用每克燃料燃烧时所消耗的空气的克数来表示。

发动机工作时，燃料必须和吸进的空气成适当的比例，才能形成可以燃烧的混合气，这就是空燃比。从理论上说，每克燃料完全燃烧所需的最少的空气克数，叫做理论空燃比。各种燃料的理论空燃比是不相同的：汽油为14.7，柴油为14.3。

空燃比

空燃比大于理论值的混合气叫做稀混合气，气多油少，燃烧完全，油耗低，污染小，但功率较小。空燃比小于理论值的混合气叫做浓混合气，气少油多，功率较大，但燃烧不完全，油耗高，污染大。

汽油机的空燃比在12～13时功率最大，在16时油耗最低，在18左右污染物浓度最低。因此，为了降低油耗和减少污染，应当尽量使用空燃比大的稀混合气，只在需要时才提供浓混合气。这种做法，叫做稀薄燃烧，已为当今多数汽油发动机采用。 影响汽油发动机排放的最主要因素是混合气的空燃比， 理论上一公斤燃料完全燃烧时需要14.7公斤的空气。这种空气和燃料的比例称为化学当量比。空燃比小于化学当量比时供给浓混合气，此时发动机发出的功率大，但燃烧不完全，生成的CO、HC多；当混合气略大于化学当量比时，燃烧效率最高，燃油消耗量低，但生成的NOx也最多；供给稀混合气时，燃烧速度变慢，燃烧不稳定，使得HC增多。在电控汽油喷射系统中采用闭环控制的方式，将空燃比控制在化学当量比附近，并在排气系统中消声器前安装一个三元催化转化器，对发动机进行后处理，是当前减少汽车排气污染物的最有效方法。在化学当量比附近，转化器的净化效率最高。

既然柴油机机械效率大，为什么汽油机使用更为广泛？

第一点， 汽油机和柴油机的产量基本一样。

其次，柴油机和汽油机一样，都很环保，之所以有一些车冒烟是因为过载使用或者有问题，柴油机并不比汽油机差。其次，柴油机的重量能量比大于汽油机，也就是说，同样质量的两种机组，柴油机可以输出更大的功率，消耗更少的燃料。

其次，柴油机不需要电火花点火，直接压燃，启动迅速。

此外，柴油引擎噪音同样不会超过汽油机，自己看看沃尔沃的客车，看看是多么安静？打开引擎室自己去听听，再对比一下一些小汽车的汽油引擎，看看？甚至汽油引擎的声音还更大呢。而且对于排放，人家沃尔沃的柴油引擎可比目前国际上几乎所有的汽油机的标准都高。

同时，柴油更便宜，而且更安全，不容易爆炸，通常遇到火只会燃烧，

此外，之所以小汽车通常用汽油机，原因是汽油机具有非常大的转速行程，也就是说，通常800-5000转都可以正常运行，范围非常大，而柴油机通常只有500-1500这么点行程，非常非常小。甚至很多引擎更小。

而汽车为了更简单，变速箱只有那么几档，所以就只能用汽油机了，而且柴油机启动通常都需要很大的动力，所以蓄电池必须能有24V以上，所以这就造成了一些困难，但是现在，已经有很多国际大厂开始销售柴油机的轿车了。噪音，排放等一点都不比汽油机的差。

此外，重型汽车必定是柴油机，汽油机在如此高载荷运转时，一小会就熄火了，而柴油机则不容易。同时柴油机具有非常高的抗过载能力，虽然会冒点黑烟。

不过重型卡车，特别是牵引车，那可有18个前进档，2个后退，2个启动牵引档以及1个爬坡档，这是轿车永远都无法做到的，那么多档位，要知道那变速箱都和引擎差不多重了。

提高热效率的方法

原理： 1.压缩比提高 2.稀燃 3.增压

改善充气效率： 1.减少进气系统阻力 2.合理选择配气定时.

3进气管长度及气流的动态效应. 4排气管的波动效应 燃烧状况：

1、涡轮增压技术可以提高进气效率，从而提高燃烧效率

2、采用三元催化器将尾气中的HC、CO、NOX有害气体催化转化成水和二氧化碳。