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1、柴油发动机与汽油发动机性能对比众所周知动机的运转是依靠燃料燃烧放热，发动机将燃料燃烧放出的热能转化为机械能推动汽车行驶的。随着新技术的不断涌现，作为发动机燃料的能源也越来越多，出现了乙醇、天然气、氢气等清洁环保的燃料，此外电能作为最清洁环保的能源，也被用于汽车上，取代了现有的汽车发动机使用的燃料。然而，由于技术和性能以及制造和使用成本的制约，现在汽车上应用最为广泛的燃料仍然是汽油和柴油。由于目前市场上销售的家用车普遍采用的燃料都是汽油，于是现在人们的潜意识里就形成了汽油相比柴油更清洁更环保，作为发动机的燃料也会更经济的思想。提起柴油发动机，人们就会联想到早期的重型卡车和农用拖拉机使用的发动机，
2、其发动机运转时噪音巨大的，会有未见其形，便闻其声的说法，这些柴油发动机在排气时，从排气管会放出浓浓的黑烟，人们又给它起了一个极为形象的名字“墨斗鱼”。此外由于柴油机被广泛用于载重车上，受其使用范畴的影响，人们又会认为柴油发动机的油耗会比汽油发动机高很多。其实，这些看法都是人们对柴油发动机的不了解所致，由于早期汽车技术的落后，柴油机的使用范围仅限于载重车和大型机械上，所以人们才有了认为柴油并不适用于轿车上的误解。事实真的是这样么？汽油发动机的排放比柴油更清洁么？柴油发动机与汽油发动机到底哪个更好？现在欧洲市场上，越来越多的柴油发动机被运用在轿车上，许多刚刚开发出的全新车型，都有柴油发动机的版本，
3、这说明柴油发动机以其独特的优势正逐步与汽油发动机在家用轿车领域平分秋色。这些新型的柴油发动机是如何做到的呢？它们能全面取代汽油发动机吗？我们现在对汽油发动机和柴油发动机进行一下比较，让我们真正了解柴油发动机和汽油发动机在性能上的区别。柴油发动机与汽油发动机有着截然不同的运行原理，同时也会导致性能和环保方面的巨大差异，而所有这些都是源于其燃油自身的特性。柴油和汽油都是从石油中提炼出来的石油制品，主要都是碳和氢两种化学组成。这是两种燃料的共同之处。作为汽车发动机中广泛采用的两种燃料，柴油和汽油在性质上却有着不小的差异。PSA集团的小型也都有柴油版本柴油发动机运转时噪声大、震动大是一个不争的事实，这
4、也是柴油机一个最明显的缺点，相比之下，汽油发动机运转时则要温柔了许多，震动小、噪声小，在一些隔音较好的轿车上甚至听不到发动机低速运转时的声音，会让人误以为发动机没有运转。而柴油发动机我们不仅可以听到其运转时的吼叫，同时也能感觉得到发动机运转时的躁动。造成这一差异就是由于柴油机和汽油机的供油、点火方式以及发动机压缩比有着不小的差异。由于柴油和汽油的发火方式不同，决定了柴油发动机压缩比要高于汽油发动机。对于汽油来说，燃烧时要依靠火花塞放出的电火花引燃混合气，但由于燃点较低，采用较高的压缩比会使气缸内温度急剧升高，从而使汽油在没点火时发生自燃，这一现象就是燃料的爆燃现象。为了避免这一现象的发生，汽油
5、机采用的压缩比在10左右。而柴油发动机由于柴油的着火点高于汽油，对于柴油来说，甚至通过明火也不能使其着火燃烧，为此，要使柴油能在气缸中着火燃烧，就必须使柴油处于较高的温度下，而要使发动机气缸内的温度提高，只有通过增大气缸内的压力来实现，为此，柴油发动机就要有相当高的压缩比，一般会在1822这一范围内。当温度达到柴油自燃时的温度时，柴油便会自燃，从而产生推动活塞的。这与汽油发动机避免汽油爆燃的现象不同，柴油发动机正式利用柴油的爆燃产生推动活塞运动的能量。在这种高压缩比工作环境下，柴油的爆燃对活塞的冲击也相当大，从而造成活塞与气缸壁发生强烈的金属敲击，这就是柴油发动机产生噪声和振动的最为重要的原因
6、。而正因为柴油发动机的这一工作特性，它的各个部件对于强度的要求更高，因此柴油发动机的体积会比同排量的汽油发动机更大，制造成本也会更高。除此之外，柴油机的供油系统也是噪音的制造源。为什么这么说呢？柴油机供油系统之所以会产生噪音，是由于柴油机的供油泵在工作时会产生机械噪声，由于柴油的黏度比汽油高，又不像汽油那样容易蒸发，所以向气缸内喷油时柴油无法向汽油那样，形成汽油蒸汽。然而要让柴油尽可能的充分燃烧，就要将柴油充分雾化，受柴油黏度大的影响，在供油管路内没有较高的供油压力，就无法使柴油充分雾化，为此，在柴油的供油系统中，除了在油箱出有油泵，同时在向各个气缸分别供油的管理上又有供油分泵，这一分泵在运转
7、时隔机械部件就会产生噪音，这就是供油系统产生噪音的原因。虽然先进的柴油发动机通过各种手段能够改进这些噪音，例如采用电控共轨喷射来消除分泵，或者更精确的燃油喷射来减小敲缸和振动，但由于柴油发动机压燃式的本质，其振动和噪音是无法达到汽油发动机的水平的。在豪柴油轿车上，即使采用了大量的隔音手段，仍然能在驾驶时感受到“巨大”的发动机噪音（相比同样级别的豪华汽油轿车而言）。上面我们说了柴油发动机在工作时的震动和噪音，那柴油机和汽油机在动力性能上又有什么差异呢？我们知道重型卡车上使用的发动机无一例外都是柴油发动机，而在民用车上使用最广的却是汽油发动机。从这一点可以明显地看出，柴油发动机在重载、大负荷时有着
8、汽油发动机无法比拟的优势，这主要表现在柴油机具有较大的扭矩，然而其功率却无法和汽油发动机相比。这就导致了过去两种发动机在不同的领域内使用。随着柴油发动机逐步在民用车上的应用，我们也开始发现实际上柴油发动机的油耗是远远低于汽油发动机的。前面我们说到柴油的发火温度较高，明火是无法将其点燃的，从某种意义上说，柴油的燃烧速度也相对较慢，不能像汽油那样，遇到火星就迅速起火燃烧，使气体瞬间膨胀。这样一来，即便是柴油在气缸内燃烧，其燃烧速度也没有汽油的燃烧速度快，柴油燃烧时火焰也要逐渐扩散，极大地制约了气体膨胀的速度。另一方面，我们上面说过由于柴油发动机压缩比较高，所以使得柴油发动机工作负荷较大，运转过程中
9、活塞、曲轴、连杆等受力部件都需进行结构强化，这样致使柴油发动机活塞质量远比汽油发动机质量高很多，因此活塞的运动惯量就相当大，也自然不能实现高转速。由于柴油抗暴性好，新一代的柴油发动机大多都配备了涡轮增压。我们知道发动机转速直接影响了发动机的功率，通过我们对柴油燃烧的分析，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。同时我们知道，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，
10、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
11、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。至此，我们就不难看出，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。柴油燃烧速度慢，虽然可以促进柴油在燃烧室内充分燃烧，但燃烧速度却又制约了发动机的另一重要的性能指标发动机响应性。这个
12、并不难理解，发动机的响应性也就是当我们需要急加速时，发动机做出反应所需的时间。当我们需要发动机迅速提高转速，使车辆加速前进时，由于柴油燃烧速度慢的缘故，当急踩下油门时，虽然供油系统迅速做出了响应，增加了喷油量，但柴油依然要慢慢燃烧，使气体在气缸内逐渐膨胀，推动活塞运动，而此时柴油燃烧依然要维持原燃烧速度，气体不能迅速膨胀。这自然导致当急踩油门时发动机需要一定响应时间。而汽油机由于汽油燃烧速度快，能迅速着火燃烧，燃烧能很快扩散到整个气缸中，迅速膨胀的气体能很快推动活塞运动，因而在发动机的响应性上，柴油发动机远落后于汽油发动机。发动机的可靠性对性能的影响也是不可忽视的，对于一台发动机来说，组成发动
13、机的零件相当多，每个零件间相互协同工作才能实现发动机的正常运转，一旦某一零件出现故障，将对发动机的性能产生巨大的影响。而对于当代的技术来说，电子已经被广泛应用于汽车当中，而汽车也成了了一个机电一体化的高性能产品。发动机在计算机的监控下稳定运转，一旦计算机监测到某一信号异常，将影响发动机正常运转。汽油机的工作便是如此。相比柴油机由于汽油在气缸内燃烧做功需要火花塞点火来实现，而当火花塞的点火性能下降时，汽油发动机的动力性也会大打折扣。由火花塞、点火线圈等部件组成的点火系统的可靠性就直接影响到了发动机的性能。而对于结构更为简单的柴油发动机来说，由于柴油发火燃烧的方式不同，使得柴油发动机不需要用电火花
14、来控制点火，因而避免了点火系统中诸如火花塞、高压点火线圈等组成部件对发动机性能和可靠性的影响，除此之外，柴油机的供油系统也都是纯机械的，避免了电控系统受电磁干扰而影响发动机正常工作。我们看到，虽然柴油发动机采用电子设备较少，技术不及汽油发动机先进，但正因为柴油发动机在这一点上的原始，却促成了柴油发动机比汽油发动机有更高的可靠性，更适合于在较为恶劣的环境下平稳地运转。这就是为什么过去柴油发动机被广泛用于载重车和大型机械上的原因之一。当然，随着技术的发展，电子设备的介入是发动机发展的趋势，它能对发动机的工作能进行精确控制，在柴油发动机上也出现了许多电子设备，大众的TDI发动机就是融入了电子技术的新
15、型柴油机的代表。即使如此，由于没有诸多复杂的点火系统，这种采用了电子设备的柴油发动机的可靠性仍然比汽油发动机高。新一代柴油直喷发动机已经采用爆震传感器来降低工作噪音。说了这么多，对发动机的环保要求，也是影响发动机性能的重要因素，现在苛刻的环保标准对汽车尾气的排放提出了较高的要求。墨斗鱼现象必然达不到目前的环保要求，以此否决了柴油发动机，认为柴油发动机污染大对柴油发动机公平么？当然不公平，我们上面了解了柴油发动机的很多性能特点，在性能上柴油发动机和汽油发动机各有各的优势，在尾气排放方面，柴油机也有着其不可忽视的优势。下面我们从排放出来的污染物来了解柴油机和汽油机的排放情况。首先我们先说说汽油发动
16、机的尾气。汽油发动机尾气主要的组成部分是二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、一氧化碳等，在这些污染物中，氮氧化物、碳氢化合物都对大气造成了严重的污染，一氧化碳又是有毒气体。相比柴油发动机，其尾气中包含氮氧化物、二氧化碳、碳颗粒等。相比之下，从污染物数量上讲，柴油发动机排放的污染物要比汽油发动机少，而且避免了碳氢化合物和一氧化碳的排放，虽然在柴油机不完全燃烧时会产生大量的黑烟，其实这些黑烟实际是碳颗粒，然而可以通过精确控制喷油量和喷油压力来改善冒黑烟的现象，此外还可以通过增加过滤装置，让碳颗粒迅速沉降，而不漂浮在空气中。而汽油发动机排放的碳氢化合物和一氧化碳就很难再进行净化，因此排放到空气中又会对人体搞成较大的伤害。这么说来，柴油机相比汽油机虽然会有冒黑烟的现象，但其排放的有害气体要少很多。也就是说，实际上柴油发动机比汽油发动机更环保，只不过一些老旧柴油车的黑烟让我们产生了错觉。只要柴油发动机解决碳颗粒排放问题，它的排放可以全面优于汽油发动机。通过过滤器，催化器等来消除尾气中的有害气体。柴油发动机和汽油发动机作为现在广泛采用的两种发动机，
