戴姆勒-克莱斯勒公司供图
2.7升CRD直喷式柴油机,2003吉普大切诺基
如果您没有读过汽车发动机工作原理一文,您可能先要阅读这篇文章以了解内燃的基本原理。
不过请尽快回到本文——它将为您解开柴油机的奥秘并介绍一些最新发展。
鲁道夫·狄赛尔提出了柴油机这一概念,并于1892年在德国申请到专利。
其目标是生产一种高效发动机。
汽油机发明于1876 年,效率并非很高,尤其在当时。
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Atego 6缸柴油机
汽油机和柴油机的主要差异是:
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。
下图是柴油循环的动画演示。
可将其与汽油机的动画演示比较一下,看看有哪些地方不同:
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Baris Mengutay供图
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。
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。
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梅塞德斯-奔驰Conecto H,配有6缸OM 457 hLA欧3柴油
机
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。