汽油机与柴油机的异同

汽油机与柴油机的异同

汽油发动机和柴油发动机都属于内燃机，都是燃烧燃料后通过推动气缸内活塞作往返运动来将燃料中的化学能量转换成为驱动车辆前进的机械能量，因此两者的工作原理大体是相同的。

汽油发动机与柴油发动机的最主要的区别在于燃料物理特性所引起的点火方式的区别，从而表现出各自不同的热效率、经济性，以及外形特点等。

汽油与柴油的性能差异会引起发动机在混合气形成上的不同。

与柴油相比，汽油挥发性强，因而可能在较低温度下以较充裕的时间在气缸外部进气管中形成均匀的混合气，因而控制混合气的数量，便能调节汽油机的功率。而柴油挥发性差，但粘性比较好，不可能在低温下形成油气混合气，但适宜用油泵油嘴向汽缸内部喷油，靠调节供油量来调节负荷，而吸入的空气量基本上是不变的。汽油与柴油的性能差异同时会引起着火与燃烧上的不同。汽油自燃温度较高，但汽油蒸气在外部引火条件下的温度较低，因而不宜压燃但适宜外源点火；为促使有规律的燃烧，应防止其自燃（压缩比不能高）；而且由于混合气均匀，着火后，以火焰传播的方式向均匀的混合器展开。对于柴油，则利用其化学安定性差，易自燃的优点，采用压缩自燃的方式；为促进自燃，压缩比不宜过低，柴油的喷射及与空气的混合，既短暂有不均匀，常有随喷随烧的现象，因而使燃烧时间延长。

汽油机内混合气体点燃后，瞬间燃烧，并爆发出能量，所以可以在单位时间内可以多次重复该循环，用高转速输出高功率，因而很小的体积，轻盈的体重，就能拥有较高性能和更快的响应速度，宽泛的转速区间也能够带来更好的操控感觉。但汽油机的压缩比往往只有柴油机的一半，做功行程时缸内温度和压力比柴油机低很多，所以热效率比较低，也就是俗称的“费油”。

柴油机喷入燃料后，燃烧需要一定的时间，所以适合较低转速下让燃油充分燃烧以带来大扭矩，而为了对抗气缸内高压和大扭矩，柴油机的汽缸和活塞的连杆等零件都要比汽油机强壮，所以较汽油机更笨重。但也正是柴油机因为高压缩比低转速的特性，能把热量更好的转化成动能，所以柴油机有着更好的热效率，也就是更好的油耗表现。这就是通常轿车和赛车使用汽油机，而公交车、卡车等大型车辆使用柴油机的原因。

汽油发动机中，油气混合气进入气缸后，在压缩接近终了时由火花塞点燃。因此，汽油发动机需要一套控制何时让火花塞工作的点火系统，为保证汽油机的正常工作，必须精确控制火花塞放电的时刻和火花能量的大小，故燃料供给系和点火系是发生故障比例较高的部位。此外由于汽油的燃点较低，汽油机的压缩比就不能太高，以免油气自燃，因此其热效率和经济性较柴油机为差。汽油机的优点在于其体积小、重量轻、价格便宜、起动性好，最大功率时的转速高，工作中振动及噪声小。

因此在载客汽车，特别是轿车中，汽油机得到了广泛的应用，特别是在我们国家目前生产的绝大多数轿车，都是采用汽油发动机作为自己的动力系统。

柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃燃点，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。因此，柴油发动机无需点火系。同时，柴油机的供油系统也相对简单，因此柴油发动机的可靠性要比汽油发动机的好。由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于汽油机，同时在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，适合于载货汽车的使用。柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高，所以成本较高；另外，柴油机工作粗暴，振动噪声大；柴油不易蒸发，冬季冷车时起动困难。

发动机转速直接影响了发动机的功率，通过对柴油燃烧的分析，由于柴油燃烧的速度较慢，推动活塞运动速度自然不会很快，致使发动机转速较低，直接导致功率低。同时，采用较长的活塞行程可以提高扭矩，但会影响转速的提升从而降低功率，因此汽油发动机会根据发动机的设计需要采用合适的活塞行程，保证功率的输出。而柴油发动机是由于燃烧特性导致了转速无法提升，因此几乎所有的柴油发动机都采用长行程设计，这也就给柴油发动机带来了更大的扭矩。开过车的人都知道，在车辆上坡时，要用低档上坡，尤其是当坡度较大时更要采用较低的挡位，这是为了使车辆在上坡时有足够的推动力，而不是要很大的速度。这一点物理常识我们在中学时便学过。因此换句话说，在负荷较大时，由于发动机转速较低，能有更大的推动力，另外，增大活塞的行程，不仅直接提高了压缩比，又增大了发动机扭矩，所以柴油发动机往往是具有较高的扭矩，对比汽油机，由于压缩比不高，活塞行程也就不大，加之发动机转速较高，所以扭矩也自然就没有柴油机高了

虽然柴油发动机的转速低，影响了其最高的输出功率，但正是由于柴油发动机低转速，也给了柴油充分燃烧的时间，雾化充分的柴油和气缸内与空气充分混合、燃烧。使得柴油的燃烧效率要高于汽油，柴油能在燃烧室内充分的放热，将热能尽可能多的转化为推动活塞的动力。相比之下，由于汽油燃烧速度快，气体体积迅速膨胀，消耗掉了氧气，汽油在燃烧室内会出现不能充分燃烧的现象，便由于发动机进入排气行程，将高温高压的气体排放出去，从而造成了燃烧效率低，热能转化效率不高，燃料消耗也较多。所以，在燃油经济性上，柴油机是明显优于汽油机的，并不像人们普遍认为的那样，相反，汽油由于转速高，热能转化效率也低，造成对燃油的需求量也就较高。

随着世界能源危机和、环境污染的日益严重,节约能源,保护生态环境、减少污染已是当今世界各国的共识。大量研究结果表明,柴油机是日益产业化应用的各种动力机械中热效率最高、能量利用率最好、最节能、有害废气排放量较少的一种机型。在相同路况下，柴油机与同等排量汽油车的油耗比例为7 ：10。柴油机不但有优良的燃油经常性,还具有很大的改进潜力。世界上最先进的柴油机技术一一CDRI高压共轨柴油直喷技术）可使发动机更节能、排放更环保，因此，越来越受到各国的重视。

在欧洲，柴油车在乘用车中的比重已经达到40%，而国内柴油机主要搭配在SUV车型当中，就在最近，国产自主品牌柴油轿车也已经上市。但目前国内的柴油品质还不够好，导致柴油机在国内未被重视。主要问题在于十六烷值不够高（燃烧性不好），硫含量过高（损害发动机零部件增加尾气污染），多环芳香烃过多（也就是杂质过多，燃烧不好会结焦积碳）等，假如中国柴油的品质可以提升的话，相信在飞涨的油价和日益恶化的环境面前，国人也会逐渐接受柴油车。