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柴油机工作原理是什么 汽油机和柴油机的区别

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技术专区
作者:
发布时间:
2018/11/06

柴油机工作原理是什么

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。

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。

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。

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

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。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题。

柴油

如果将柴油与汽油作比较,您会发现它们是不同的。它们闻起来不同。柴油更重,油性也更大。柴油汽化比汽油慢很多,实际上它的沸点比水的沸点要高出许多。

由于柴油较重,所以蒸发很慢。比起汽油来,它含有更多更长的碳原子链(汽油一般是C9H20,而柴油一般是C14H30)。生产柴油时的精炼过程较少,所以柴油比汽油便宜。

柴油比汽油有更高的能量密度。平均算来,3.8升的柴油含有约155x106焦耳能量,而3.8升的汽油含有132x106焦耳。这一优势结合柴油机更高的效率,说明了柴油机比汽油机里程费用低的原因。