汽车柴油发动机的工作原理

传统上，柴油发动机一直被视为噪音大、气味难闻、动力不足的发动机，除了用于卡车、出租车和面包车之外，几乎没有什么用处。但随着柴油发动机及其喷射系统控制的日益完善，20世纪80年代的情况发生了变化。1985年，英国共售出近65000辆柴油汽车（约占汽车总销量的3.5%），而1980年仅为5380辆。

压缩点火发动机

柴油发动机比汽油发动机的主要优点是运行成本低。这一部分是由于高压缩比柴油发动机的效率更高，另一部分是由于柴油价格较低——尽管价格差异不尽相同，因此，如果您居住在柴油价格较高的地区，则使用柴油车的优势会略有降低保养间隔也往往较长，但许多柴油机车型需要比汽油机车型更频繁地换油。

柴油机的工作原理

电磁感应------当活塞开始向下移动时，进气阀打开，空气被吸入

压缩-----进气阀在冲程底部关闭。活塞上升压缩空气。

点火-----燃油在冲程的顶部喷入。它点燃并迫使活塞向下

排气-----活塞向上移动时，排气阀打开，燃烧的气体被排出

柴油发动机的工作原理与汽油发动机不同，尽管它们共用主要部件，并且都在四冲程循环中工作。主要区别在于燃料的点火方式和功率输出的调节方式。

在汽油发动机中，燃油/空气混合物由火花点燃。在柴油发动机中，点火是通过压缩空气来实现的。柴油发动机的典型压缩比是20:1，而汽油发动机的压缩比是9:1。如此巨大的压缩将空气加热到足以使燃料自燃的温度，而不需要火花和点火系统。

汽油发动机每个吸气冲程吸入的空气量是可变的，确切的量取决于节气门的开度。另一方面，柴油发动机总是通过一个无节流的进气管吸入相同量的空气（在每个发动机转速下），该进气管仅由进气阀打开和关闭（既没有化油器也没有蝶阀）。

当活塞到达其进气冲程的有效端时，进气阀关闭。活塞由其他活塞的动力和飞轮的动量带动，到达气缸顶部，将空气压缩到原来体积的二十分之一左右。

当活塞到达其行程的顶部时，精确计量的柴油量被喷入燃烧室。压缩产生的热量立即点燃燃料/空气混合物，使其燃烧和膨胀。这会迫使活塞向下，从而转动曲轴。

当活塞在排气冲程向上移动时，排气阀打开，使燃烧和膨胀的气体沿排气管向下流动。在排气冲程结束时，气缸准备好充入新鲜空气。

发动机结构

柴油机的主要部件看起来像汽油机的部件，执行相同的工作。然而，柴油发动机的零件必须比汽油发动机的同等零件坚固得多，因为其所涉及的载荷要高得多。

柴油发动机缸体的壁通常比为汽油发动机设计的缸体厚得多，它们有更多的支撑腹板，以提供额外的强度和吸收应力。除了更强，重型挡块还可以更有效地降低噪音。

活塞、连杆、曲轴和轴承盖必须比汽油发动机的相应部件更坚固。气缸盖的设计必须有很大的不同，因为喷油器，也因为它的燃烧室和涡流室的形状。

喷射

任何内燃机要平稳有效地运转，燃料和空气都需要适当地混合。在柴油机中，混合燃料和空气的问题尤其严重，因为在循环过程中，空气和燃料在不同的时间引入，必须在气缸内混合。

主要有直接注入和间接注入两种方法。传统上，一直使用间接喷射，因为这是引入湍流的最简单方法，以便喷射的燃油喷雾与燃烧室中高度压缩的空气充分混合。

在间接喷射发动机中，有一个小的螺旋涡流室（也称为预燃室），喷油器在燃油到达主燃烧室之前将燃油喷入其中。涡流室在燃油中产生湍流，使其与燃烧室中的空气更好地混合。

该系统的缺点是涡流室实际上成为燃烧室的一部分。这意味着燃烧室作为一个整体是不规则的形状，造成燃烧问题和妨碍效率。

直接喷射

直喷式发动机没有一个涡流室来喷射燃油-燃油直接进入燃烧室。工程师必须非常小心地注意活塞顶燃烧室的设计，以确保它产生足够的湍流。

直接喷射是指燃油直接喷射到活塞顶的燃烧室中。燃烧室的形状更好，但要使燃料与空气适当混合并燃烧而不产生刺耳的、典型的柴油“爆震声”就更困难了。

间接喷射

间接喷射是指燃料喷入一个小的预燃室。这通向主燃烧室。通过这种设计，理想的燃烧室形状是妥协的。

电热塞

为了在冷启动前预热气缸盖和发动机缸体，柴油机使用电热塞。它们看起来像短而粗的火花塞，与汽车的电气系统相连。一旦通电，里面的元件就会迅速升温。电热塞由转向柱开关上的辅助位置或单独的开关激活。在最新的设计中，一旦发动机点火并加速到怠速以上，它们就会自动关闭。

速度控制

柴油发动机不像汽油发动机那样节流，所以在任何特定的发动机转速下吸入的空气量总是相同的。发动机转速完全由喷入燃烧室的燃油量来调节——燃烧室中的燃油越多，燃烧越猛烈，产生的功率就越大。

油门踏板连接到发动机喷射系统的计量单元，而不是像汽油发动机那样连接到节气门蝶阀。

停止柴油机仍然需要关闭“点火”钥匙，但这并不是切断火花，而是关闭一个电磁阀，切断燃油计量和分配装置喷油泵处的燃油供应。然后，发动机在停止前只需使用少量燃油。事实上，柴油发动机比汽油发动机停止得更快，因为更高的压缩比对发动机有更大的减速效果。

启动柴油机

与汽油发动机一样，柴油发动机是通过电动机转动来启动的，电动机开始压燃循环。然而，柴油机在冷的时候很难启动，原因很简单，压缩空气不会导致温度高到足以点燃燃料。

为了解决这个问题，制造商们安装了电热塞。这些是小型电加热器，由汽车的电池供电，在试图启动发动机前几秒钟打开。

柴油

柴油发动机所用的燃料与汽油大不相同。它的精制度稍低，因而产生更重、更粘稠、挥发性更小的液体。这些物理特性常常导致它被称为“柴油”或“燃料油”。在车库前院的柴油泵上，它通常被称为“derv”，是柴油发动机道路车辆的缩写。

在非常寒冷的天气里，柴油会开始稍微变硬，甚至凝固。更为复杂的是，它可以吸收极少量的水，这些水可能会结冰。所有的燃料都会从大气中吸收微量的水，而泄漏到地下储罐中是很常见的。柴油能处理百万分之五十或六十的水含量，而不存在任何问题，从这个角度来看，每十加仑的燃料大约有四分之一杯的水。

任何冻结或“打蜡”都可能阻塞燃油管路和喷油器，并阻止发动机运转。这就是为什么在非常寒冷的天气里，你会偶尔看到人们在他们卡车的燃油管上吹着灯。