發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程其實(shí)跟汽油發(fā)動(dòng)機(jī)一樣的，每個(gè)工作循環(huán)也經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)行程。但由于柴油機(jī) 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(diǎn)火方式都與汽油機(jī)不同。

柴油機(jī)在進(jìn)氣行程中吸入的是純空氣。 在壓縮行程接近終了時(shí)，柴油經(jīng)噴油泵將油壓提高到10MPa以上，通過(guò)噴油器噴入 氣缸，在很短時(shí)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(jī)壓縮比高 ( 一般為16-22)， 所以壓縮終了時(shí)氣 缸內(nèi)空氣壓力可達(dá)3.5-4.5MPa，同時(shí)溫度高達(dá)750-1000度 (而汽油機(jī)在此時(shí)的混合氣壓力為0.6-1.2MPa，溫度達(dá)600-700度)， 大大超過(guò)柴油的自燃溫度。 因此柴油在噴入氣缸后，在很短時(shí)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(dòng)下，活塞向下運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)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(jī)的是由發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸驅(qū)動(dòng)， 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(dòng)機(jī)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(lái)愈普遍采用的電控柴油機(jī)的共軌噴射式系統(tǒng)可以較好解決了這個(gè)問(wèn)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(gè) 噴油器通過(guò)各自的高壓油管與公共供油管相連，公共供油管對(duì)噴油器起到液力蓄壓作用。 工作時(shí)， 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(duì)公共供油管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，徹底改變了供油壓力隨發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的現(xiàn)象。其主要特點(diǎn)有以下三個(gè)方面：

1、噴油正時(shí)與燃油計(jì)量完全分開(kāi)，噴油壓力和噴油過(guò)程由ECU適時(shí)控制。

2、可依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況去調(diào)整各缸噴油壓力，噴油始點(diǎn)、 持續(xù)時(shí)間， 從而追求噴油的最佳控制點(diǎn)。

3、能實(shí)現(xiàn)很高的噴油壓力， 并能實(shí)現(xiàn)柴油的預(yù)噴射。

相比起汽油機(jī)，柴油機(jī)具有燃油消耗率低 (平均比汽油機(jī)低30％)，而且柴油價(jià)格較低， 所以燃油經(jīng)濟(jì)性較好；同時(shí)柴油 機(jī)的轉(zhuǎn)速一般比汽油機(jī)來(lái)得低， 扭距要比汽油機(jī)大，但其質(zhì)量大、工作時(shí)噪音大， 制造和維護(hù)費(fèi)用高， 同時(shí)排放也比汽油機(jī)差。 但隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，柴油機(jī)的這些缺點(diǎn)正逐漸的被克服，現(xiàn)在的不少高級(jí)轎車都已經(jīng)開(kāi)始使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)了。

柴油機(jī)的特點(diǎn)

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(diǎn)較高， 不易因偶然情況被點(diǎn)燃或發(fā)生爆炸。由于兩者揮發(fā)性和燃點(diǎn)的不同，導(dǎo)致 使用這兩種燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)有不同的點(diǎn)火方式。

傳統(tǒng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)： 熱效率和經(jīng)濟(jì)性較好

柴油機(jī)采用壓縮空氣的辦法提高空氣溫度，使空氣溫度超過(guò)柴油的自燃燃點(diǎn)， 這時(shí)再噴入柴油、柴油噴霧 和空氣混合的同時(shí)自己點(diǎn)火燃燒。因此，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)需點(diǎn)火系。同時(shí)， 柴油機(jī)的供油系統(tǒng)也相對(duì)簡(jiǎn)單，因 此柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性要比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的好。

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

但柴油機(jī)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(qiáng)度和剛度，所以柴油機(jī)比較笨重，體積較 大； 柴油機(jī)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(jī)工作粗暴，振動(dòng)噪聲大；柴油不 易蒸發(fā)， 冬季冷車時(shí)起動(dòng)困難。

由于上述特點(diǎn)， 以前柴油發(fā)動(dòng)機(jī)一般用于大、中型載重貨車和工程機(jī)械、船用主機(jī)、發(fā)電機(jī)組上。

小型高速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的新發(fā)展：排放已經(jīng)達(dá)到歐洲III號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)

傳統(tǒng)上，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)由于比較笨重，升功率指標(biāo)不如汽油機(jī)(轉(zhuǎn)速較低) ，噪聲、 振動(dòng)較高，炭煙與顆粒 (PM)排放比較嚴(yán)重，所以一直以來(lái)很少受到轎車的青睞。但隨著近年來(lái)柴油機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，特別是小型高速 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的新發(fā)展，一批先進(jìn)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(dòng) 機(jī)上應(yīng)用， 使原來(lái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)存在的缺點(diǎn)得到了較好的解決，而柴油機(jī)在節(jié)能與CO2排放方面的優(yōu)勢(shì)，則是 包括汽油機(jī)在內(nèi)的所有熱力發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法取代的，因此， 先進(jìn)的小型高速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)， 其排放已經(jīng)達(dá)到歐洲III號(hào) 的標(biāo)準(zhǔn)，成為“綠色發(fā)動(dòng)機(jī)” ， 目前已經(jīng)成為歐美許多新轎車的動(dòng)力裝置，可以預(yù)見(jiàn)，我國(guó)將出現(xiàn)越來(lái)越多的 柴油轎車。

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