能量：物質(zhì)運動的一種度量,。對應于物質(zhì)的各種運動形式，能量也有各種形式,，彼此可以互相轉(zhuǎn)換,，但總量不變。熱力學中的能量主要指熱能和由熱能轉(zhuǎn)換而成的機械能,。我們汽車的發(fā)動機,，正是將化石燃料中蘊含的化學能轉(zhuǎn)化成機械能，從而推動汽車行駛,。

　　前文提到很多四沖程發(fā)動機,，（點擊進入：解讀汽車發(fā)動機（一） 內(nèi)燃機的誕生）我們將其歸為兩類：奧托循環(huán)特性的燃氣機和汽油機，狄賽爾循環(huán)特性的柴油機,。現(xiàn)代燃氣發(fā)動機基本等同于汽油機,，缸內(nèi)直噴汽油機雖結(jié)構有變化，但做功機制仍屬奧托循環(huán)范圍之內(nèi),。為了方便解讀,，下文都稱之為汽油機和柴油機。

　　說到發(fā)動機的原理,，很多讀者都會脫口而出：四沖程發(fā)動機分為吸氣,、壓縮、做功,、排氣四個階段,。汽油機吸入混合氣，然后壓縮至上止點,，火花塞跳火點燃混合氣,，燃燒做工把活塞推至下止點，隨即向上排出廢氣,；柴油機區(qū)別在于吸入純空氣,，在上止點位置將柴油噴入被壓縮的熱空氣內(nèi)點燃做功。

　　但我們是否曾經(jīng)疑問過,，汽油機為什么要有火花塞,？柴油機為什么不能噴入汽油？為什么說柴油機更有力,，更省油但平順性卻不理想,？好吧，小編在此文中用對比的方式,，解讀汽汽油機和柴油機的工作原理,。

　　表面上看，兩種熱機在進氣和燃料的引燃方式有著區(qū)別,，雖然看起來都是燒油,，發(fā)力，但就是在活塞處于頂端,，燃燒的一霎那,，幾個毫秒之內(nèi)發(fā)生的事兒，讓兩種機器有著不同的特質(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)和對應的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，此時燃氣的壓強幾乎保持不變,；B-C絕熱壓縮沖程,，活塞向上運動壓縮,，使氣體壓強增加，這時活塞對氣體做功,，消耗了機械能,，增加了氣體的內(nèi)能（溫度升高）；C-D等容燃燒過程,，氣體突然燃燒,，壓強激增，在這瞬間體積還來不及變化,，所以可把它看作是等容變化,，D-E絕熱做功沖程，氣體壓強增加后作絕熱膨脹推動活塞向下做功,，同時消耗本身的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功,，壓強逐漸減小,；E-B等容排氣過程,，做功沖程終了時，排氣閥開放,，氣體壓強突然降低而體積還來不及變化,；B-A排氣沖程，活塞由于慣性作用繼續(xù)向上運動,，同時排除廢氣,，這時壓強不變。

　　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為等壓燃燒過程，柴油正在燃燒中,，活塞在一定的壓強下移動壓強不變而容積增加,，燃油一邊推動活塞做功一邊燃燒，D-E為絕熱做功沖程,。其他階段同上,。當然，圖中p-v曲線是一種理想狀態(tài),，實際工況有一定的差異,，而作為乘用車的高速柴油機介于兩種循環(huán)之間，燃燒過程分兩個階段,，前半程為等容燃燒,，后半程為等壓燃燒，滿足高轉(zhuǎn)速同時也沿襲經(jīng)典柴油機的特點。

你知道嗎,？柴油其實比汽油更容易引燃

　　汽油機與柴油機長期共存的理由,，就是是因為有汽油和柴油兩種燃料的存在，從而存在兩種能把不同燃料充分發(fā)揮特性的內(nèi)燃機,。這看似廢話,，卻也驗證了那句“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化合物組成的。汽油是由5-9個碳分子的烴類組成,，而組成柴油的烴類的碳原子數(shù)則有10-20個,，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,，但長鏈結(jié)構的柴油更容易被氧化，所以柴油自燃點要低于汽油,。

　　柴油比汽油更容易引燃,？看起來很難以理解，但這是事實,。我們把烴類比作很常見的木頭,，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,，怎樣扔起來都會做自由落體運動；木屑用火柴很難點燃,，但牙簽很容易被點燃,；但把木屑扔在火堆中，瞬間就化成一團火,，而牙簽至少可以燒幾秒,。

兩種發(fā)動機不是簡單的壓燃與點燃的區(qū)別，這僅僅是開始

正是因為有了這些差異,，兩種發(fā)動機也有了區(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始前直接噴入缸內(nèi)。

　　·柴油的自燃點比汽油更低,，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燃,，但因為汽油容易揮發(fā),，揮發(fā)時又會吸收大量的熱，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，而用火花點燃時,，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,，多處同時燃燒形成火焰,，也就是以爆燃的方式（和汽油機的“爆震”相似）做功，工作狀態(tài)比較粗暴,，但因為柴油燃燒較慢,，所以雖然燃燒的開始很劇烈，但燃燒時間還是要長于汽油機的,。

題外話：此油門非彼油門

　　汽油機通過油門踏板改變節(jié)氣門的開度,，控制混合氣進入汽缸的數(shù)量，以達到不同功率的輸出,；而柴油機控制功率輸出完全依靠噴油的多少,，是真正意義上的油門，取消了節(jié)氣門,，發(fā)動機進氣就更充足,，燃燒也就更充分，這也是柴油機熱效率較高的原因之一,。

同為2011款途銳,，左側(cè)柴油機最高為6000轉(zhuǎn)，基本不可達到
而右側(cè)汽油機,，6000轉(zhuǎn)僅僅是紅線開始

汽油機和柴油機優(yōu)劣分析

　　汽油機內(nèi)混合氣體點燃后,，瞬間燃燒，并爆發(fā)出能量,，所以可以在單位時間內(nèi)可以多次重復該循環(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速度,，寬泛的轉(zhuǎn)速區(qū)間也能夠帶來更好的操控感覺。但汽油機的壓縮比往往只有柴油機的一半,，做功行程時缸內(nèi)溫度和壓力比柴油機低很多,，所以熱效率比較低，也就是俗稱的“費油”,。

　　柴油機噴入燃料后,，燃燒需要一定的時間，所以適合較低轉(zhuǎn)速下讓燃油充分燃燒以帶來大扭矩,，而為了對抗氣缸內(nèi)高壓和大扭矩,，柴油機的汽缸和活塞的連桿等零件都要比汽油機強壯，所以較汽油機更笨重,。但也正是柴油機因為高壓縮比低轉(zhuǎn)速的特性,，能把熱量更好的轉(zhuǎn)化成動能，所以柴油機有著更好的熱效率,，也就是更好的油耗表現(xiàn)。這就是通常轎車和賽車使用汽油機,，而公交車,、卡車等大型車輛使用柴油機的原因。

為了適應柴油機工況,，目前國內(nèi)乘用車柴油機的缸體還都采用厚重的鑄鐵制造

柴油機現(xiàn)狀

　　隨著技術的發(fā)展,，柴油機在平順性和體積上都有很大改善，高強度的鋁制缸體制造工藝,，減輕了發(fā)動機的重量,；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（相對于傳統(tǒng)柴油機）有效抑制噪聲,；平衡軸的應用提升了平順性,；VGT可變截面渦輪和中冷器提升了發(fā)動機功率，眾多優(yōu)良的設計逐漸裝備于乘用車之上（點擊進入：高效強勁環(huán)保 乘用車柴油機技術淺析）,，讓柴油機有了可以和汽油機競爭的資本,，而其較低的碳排放以及出色的低速扭矩，被眾多SUV甚至轎車所接受,。

　　在歐洲,，柴油車在乘用車中的比重已經(jīng)達到40%，而國內(nèi)柴油機主要搭配在SUV車型當中,，就在最近,，國產(chǎn)自主品牌柴油轎車也已經(jīng)上市。但目前國內(nèi)的柴油品質(zhì)還不夠好,，導致柴油機在國內(nèi)未被重視,。主要問題在于十六烷值不夠高（燃燒性不好）,，硫含量過高（損害發(fā)動機零部件增加尾氣污染），多環(huán)芳香烴過多（也就是雜質(zhì)過多,，燃燒不好會結(jié)焦積碳）等,，假如中國柴油的品質(zhì)可以提升的話，相信在飛漲的油價和日益惡化的環(huán)境面前,，國人也會逐漸接受柴油車,。
 

大眾奧迪共用的3.0T渦輪增壓柴油發(fā)動機，體重和汽油機相差無幾
功率與汽油機相比略遜一籌,，但扭矩更為強大

　　講到這里,，本文已經(jīng)接近尾聲了。不過很多同學看完第一篇文章之后,，對結(jié)尾“Diesel”的廣告圖片頗感興趣,，這樣，小編再放另一張原圖讓大家一看究竟,。

 這仨老頭就是大名鼎鼎的二戰(zhàn)三巨頭——丘吉爾,、羅斯福、斯大林