能量：物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種度量。對(duì)應(yīng)于物質(zhì)的各種運(yùn)動(dòng)形式，能量也有各種形式,，彼此可以互相轉(zhuǎn)換,，但總量不變,。熱力學(xué)中的能量主要指熱能和由熱能轉(zhuǎn)換而成的機(jī)械能,。我們汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī),，正是將化石燃料中蘊(yùn)含的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能,，從而推動(dòng)汽車(chē)行駛,。

    前文提到很多四沖程發(fā)動(dòng)機(jī),，我們將其歸為兩類(lèi)：奧托循環(huán)特性的燃?xì)鈾C(jī)和汽油機(jī)，狄賽爾循環(huán)特性的柴油機(jī)?，F(xiàn)代燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)基本等同于汽油機(jī),，缸內(nèi)直噴汽油機(jī)雖結(jié)構(gòu)有變化，但做功機(jī)制仍屬奧托循環(huán)范圍之內(nèi),。為了方便解讀,，下文都稱(chēng)之為汽油機(jī)和柴油機(jī)。    說(shuō)到發(fā)動(dòng)機(jī)的原理,，很多讀者都會(huì)脫口而出：四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)分為吸氣,、壓縮、做功,、排氣四個(gè)階段,。汽油機(jī)吸入混合氣，然后壓縮至上止點(diǎn),，火花塞跳火點(diǎn)燃混合氣,，燃燒做工把活塞推至下止點(diǎn)，隨即向上排出廢氣,；柴油機(jī)區(qū)別在于吸入純空氣,，在上止點(diǎn)位置將柴油噴入被壓縮的熱空氣內(nèi)點(diǎn)燃做功。

　　但我們是否曾經(jīng)疑問(wèn)過(guò),，汽油機(jī)為什么要有火花塞,？柴油機(jī)為什么不能?chē)娙肫?？為什么說(shuō)柴油機(jī)更有力,，更省油但平順性卻不理想？好吧,，小編在此文中用對(duì)比的方式,，解讀汽汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作原理。

　　表面上看,，兩種熱機(jī)在進(jìn)氣和燃料的引燃方式有著區(qū)別,，雖然看起來(lái)都是燒油，發(fā)力,，但就是在活塞處于頂端,，燃燒的一霎那，幾個(gè)毫秒之內(nèi)發(fā)生的事兒,，讓兩種機(jī)器有著不同的特質(zhì),。這也就是小編經(jīng)常提起的奧托循環(huán)和狄賽爾循環(huán)的差異。

    兩種循環(huán)工作狀態(tài)和對(duì)應(yīng)的p-v圖  左側(cè)為奧托循環(huán),，右側(cè)為狄賽爾循環(huán)

　　兩種循環(huán)的工作程序

　　我們先說(shuō)左側(cè)的奧托循環(huán),。如上圖所示,，p代表缸內(nèi)壓力，v代表缸內(nèi)容積,，A-B吸氣沖程,，活塞向下吸氣，此時(shí)燃?xì)獾膲簭?qiáng)幾乎保持不變,；B-C絕熱壓縮沖程,，活塞向上運(yùn)動(dòng)壓縮，使氣體壓強(qiáng)增加,，這時(shí)活塞對(duì)氣體做功,，消耗了機(jī)械能，增加了氣體的內(nèi)能,；C-D等容燃燒過(guò)程,，氣體突然燃燒，壓強(qiáng)激增,，在這瞬間體積還來(lái)不及變化,，所以可把它看作是等容變化，D-E絕熱做功沖程,，氣體壓強(qiáng)增加后作絕熱膨脹推動(dòng)活塞向下做功,，同時(shí)消耗本身的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功，壓強(qiáng)逐漸減??；E-B等容排氣過(guò)程，做功沖程終了時(shí),，排氣閥開(kāi)放,，氣體壓強(qiáng)突然降低而體積還來(lái)不及變化；B-A排氣沖程,，活塞由于慣性作用繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng),，同時(shí)排除廢氣，這時(shí)壓強(qiáng)不變,。

　　而作為等壓燃燒的狄賽爾循環(huán),，C-D-E為做功沖程。第一階段C-D為等壓燃燒過(guò)程,，柴油正在燃燒中,，活塞在一定的壓強(qiáng)下移動(dòng)壓強(qiáng)不變而容積增加，燃油一邊推動(dòng)活塞做功一邊燃燒,，D-E為絕熱做功沖程,。其他階段同上。當(dāng)然,，圖中p-v曲線是一種理想狀態(tài),，實(shí)際工況有一定的差異,，而作為乘用車(chē)的高速柴油機(jī)介于兩種循環(huán)之間，燃燒過(guò)程分兩個(gè)階段,，前半程為等容燃燒,，后半程為等壓燃燒，滿(mǎn)足高轉(zhuǎn)速同時(shí)也沿襲經(jīng)典柴油機(jī)的特點(diǎn),。

　　你知道嗎,？柴油其實(shí)比汽油更容易引燃

　　汽油機(jī)與柴油機(jī)長(zhǎng)期共存的理由，就是是因?yàn)橛衅秃筒裼蛢煞N燃料的存在,，從而存在兩種能把不同燃料充分發(fā)揮特性的內(nèi)燃機(jī),。這看似廢話，卻也驗(yàn)證了那句“存在即是合理”,。

　　汽油和柴油,，都是由成分為碳和氫兩種元素的烴類(lèi)化合物組成的。汽油是由5-9個(gè)碳分子的烴類(lèi)組成,，而組成柴油的烴類(lèi)的碳原子數(shù)則有10-20個(gè),，由于汽油分子比柴油要小，所以汽油的揮發(fā)性更好,，燃燒速度也更快,，但長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)的柴油更容易被氧化，所以柴油自燃點(diǎn)要低于汽油,。

　　柴油比汽油更容易引燃,？看起來(lái)很難以理解，但這是事實(shí),。我們把烴類(lèi)比作很常見(jiàn)的木頭,，那么汽油就好比一堆木屑，可以被吹散在空氣中慢慢飄落,，而柴油則好像牙簽,，怎樣扔起來(lái)都會(huì)做自由落體運(yùn)動(dòng),；木屑用火柴很難點(diǎn)燃,，但牙簽很容易被點(diǎn)燃；但把木屑扔在火堆中,，瞬間就化成一團(tuán)火,，而牙簽至少可以燒幾秒。

    正是因?yàn)橛辛诉@些差異,，兩種發(fā)動(dòng)機(jī)也有了區(qū)別和特性

　　·汽油比柴油揮發(fā)更快，所以汽油可以混合氣狀態(tài)在吸氣行程進(jìn)入氣缸,，而柴油不易揮發(fā),，不容易形成混合氣,，所以只能在做功行程開(kāi)始前直接噴入缸內(nèi)。

　　·柴油的自燃點(diǎn)比汽油更低,，所以柴油可以在高溫高壓的汽缸中自燃,；而汽油機(jī)如果采用壓燃方式，就必須要有更高的壓力,，從而得到更高的溫度才能點(diǎn)燃,，但因?yàn)槠腿菀讚]發(fā)，揮發(fā)時(shí)又會(huì)吸收大量的熱,，這就再次增加了壓燃的難度,，所以用火花塞點(diǎn)燃是最適合的方式。

　　·汽油比柴油燃燒的更快,，所以把汽油放在高溫高壓的環(huán)境下太威猛,，機(jī)體受不了這種火藥脾氣，所以要降低氣缸的壓力,，而用火花點(diǎn)燃時(shí),，缸內(nèi)火焰是以“波”的形式蔓延燃燒，這也就避免了爆燃形成的沖擊,；而柴油在高溫高壓空氣中,，多處同時(shí)燃燒形成火焰，也就是以爆燃的方式做功,，工作狀態(tài)比較粗暴,，但因?yàn)椴裼腿紵^慢，所以雖然燃燒的開(kāi)始很劇烈,，但燃燒時(shí)間還是要長(zhǎng)于汽油機(jī)的,。

　　題外話：此油門(mén)非彼油門(mén)

　　汽油機(jī)通過(guò)油門(mén)踏板改變節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度，控制混合氣進(jìn)入汽缸的數(shù)量,，以達(dá)到不同功率的輸出,；而柴油機(jī)控制功率輸出完全依靠噴油的多少，是真正意義上的油門(mén),，取消了節(jié)氣門(mén),，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣就更充足，燃燒也就更充分,，這也是柴油機(jī)熱效率較高的原因之一,。

    同為2011款途銳，左側(cè)柴油機(jī)最高為6000轉(zhuǎn),，基本不可達(dá)到而右側(cè)汽油機(jī),，6000轉(zhuǎn)僅僅是紅線開(kāi)始

　　汽油機(jī)和柴油機(jī)優(yōu)劣分析

　　汽油機(jī)內(nèi)混合氣體點(diǎn)燃后，瞬間燃燒，并爆發(fā)出能量,，所以可以在單位時(shí)間內(nèi)可以多次重復(fù)該循環(huán),，用高轉(zhuǎn)速輸出高功率，因而很小的體積,，輕盈的體重,，就能擁有較高性能和更快的響應(yīng)速度，寬泛的轉(zhuǎn)速區(qū)間也能夠帶來(lái)更好的操控感覺(jué),。但汽油機(jī)的壓縮比往往只有柴油機(jī)的一半,，做功行程時(shí)缸內(nèi)溫度和壓力比柴油機(jī)低很多，所以熱效率比較低,，也就是俗稱(chēng)的“費(fèi)油”,。

　　柴油機(jī)噴入燃料后，燃燒需要一定的時(shí)間,，所以適合較低轉(zhuǎn)速下讓燃油充分燃燒以帶來(lái)大扭矩,，而為了對(duì)抗氣缸內(nèi)高壓和大扭矩，柴油機(jī)的汽缸和活塞的連桿等零件都要比汽油機(jī)強(qiáng)壯,，所以較汽油機(jī)更笨重,。但也正是柴油機(jī)因?yàn)楦邏嚎s比低轉(zhuǎn)速的特性，能把熱量更好的轉(zhuǎn)化成動(dòng)能,，所以柴油機(jī)有著更好的熱效率,，也就是更好的油耗表現(xiàn)。這就是通常轎車(chē)和賽車(chē)使用汽油機(jī),，而公交車(chē),、卡車(chē)等大型車(chē)輛使用柴油機(jī)的原因。

    柴油機(jī)現(xiàn)狀

　　隨著技術(shù)的發(fā)展,，柴油機(jī)在平順性和體積上都有很大改善，高強(qiáng)度的鋁制缸體制造工藝,，減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量,；廢氣后處理與顆粒物回收有效降低尾氣污染；燃油高壓共軌噴射以及較低壓縮比有效抑制噪聲,；平衡軸的應(yīng)用提升了平順性,；VGT可變截面渦輪和中冷器提升了發(fā)動(dòng)機(jī)功率，眾多優(yōu)良的設(shè)計(jì)逐漸裝備于乘用車(chē)之上(

　　在歐洲,，柴油車(chē)在乘用車(chē)中的比重已經(jīng)達(dá)到40%,，而國(guó)內(nèi)柴油機(jī)主要搭配在SUV車(chē)型當(dāng)中,，就在最近,，國(guó)產(chǎn)自主品牌柴油轎車(chē)也已經(jīng)上市。但目前國(guó)內(nèi)的柴油品質(zhì)還不夠好，導(dǎo)致柴油機(jī)在國(guó)內(nèi)未被重視,。主要問(wèn)題在于十六烷值不夠高,，硫含量過(guò)高，多環(huán)芳香烴過(guò)多等,，假如中國(guó)柴油的品質(zhì)可以提升的話,，相信在飛漲的油價(jià)和日益惡化的環(huán)境面前，國(guó)人也會(huì)逐漸接受柴油車(chē),。