汽油发动机与柴油发动机的区别

汽油发动机

汽油发动机也称为SI发动机，代表火花塞点火发动机。汽油发动机是一种内燃机，它使用汽油和空气来产生能量。尼古拉斯·奥古斯特·奥托（Nicolas August Auto）于1876年创造了第一台汽油发动机。汽车原理决定了汽油发动机的运行。

汽油发动机使用火花塞，因为它们需要点燃气缸室内汽油和空气的混合物。汽油发动机和柴油发动机的运行几乎相同。

进气冲程

在此冲程中，发动机活塞从上向下摆动，进气阀打开，活塞将汽油和空气的混合物吸入气缸。在进气冲程期间，进气阀保持打开状态，排气阀保持关闭状态。进气冲程完成后，开始压缩冲程。

压缩冲程

进气冲程后，活塞从下向上摆动，在进气阀和排气阀均关闭的情况下压缩空气-燃油混合物。在压缩冲程期间，空气-燃油的温度和压力急剧升高，然后火花塞在气缸内点燃，从而启动动力冲程。

动力冲程

在动力冲程期间，活塞从上向下移动，曲轴旋转，因为它连接在曲轴上。因此，发动机获得动力。这就是为什么它也被称为动力冲程。

排气冲程

在此冲程中，活塞从上止点移动到下止点。它打开排气阀，使废气排出气缸室。完成排气冲程后，活塞再次下降，循环以初始冲程开始。

发动机类型

根据应用、燃油管理机制、点火、活塞-气缸或转子配置、每个循环的冲程数、冷却系统以及气门类型和位置，汽油发动机被分为多种变体。本节讨论两种主要发动机类型：活塞-气缸发动机和转子发动机。

在活塞-气缸发动机中，燃油燃烧产生的压力作用在活塞顶部，使其沿气缸长度往复运动。该力将活塞推离气缸盖并产生功。汪克尔发动机没有传统的带往复活塞的气缸。相反，气体压力作用在转子表面上，使其旋转并产生功。

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带活塞和气缸的发动机

大多数汽油发动机是往复式活塞-气缸型。图示为活塞-气缸发动机的基本组成部分。几乎所有此类发动机都采用四冲程或两冲程循环。

• 四冲程循环

四冲程循环一词最早出现在19世纪末，是从燃烧过程中回收能量的主要技术。图示为4冲程循环。在进气冲程中，活塞首先下降，同时进气阀打开。通过真空将汽油蒸气和空气的可燃混合物吸入气缸。当两个阀门都关闭时，活塞在压缩冲程中上升，混合物被压缩。在冲程接近结束时，电火花点燃了混合气。动力冲程继续，两个阀门保持关闭，燃烧气体膨胀产生的压力作用在活塞冠上。在排气冲程中，上升的活塞将燃烧产物的废物通过打开的排气阀推出。然后循环继续。因此，每个循环需要4个活塞冲程（进气、压缩、动力、排气）和2个曲轴转。

四冲程循环的缺点是，它只有两冲程循环的一半动力冲程，在给定尺寸的发动机和给定工作速度下产生的功率也只有一半。另一方面，四冲程循环允许更积极的排气清洁（扫气）和气缸再充填，从而限制了新工质向排气的损失。

• 两冲程循环

四冲程循环的压缩和动力冲程在原始的两冲程循环（1878年确立）中完成，没有进气和排气冲程，只需一次曲轴转即可完成循环。在所谓的单向流动型两冲程循环发动机中，通过旋转鼓风机将新的燃油混合物泵入气缸的周向端口。气缸盖中的由凸轮从动机构控制的排气阀。当动力冲程结束时气缸压力显著降低时，阀门会准时打开。在排气口降低气缸压力至鼓风机产生的进气压力后，气缸壁中的进气口开始打开。在上升的活塞关闭压缩冲程的进气口后，排气阀保持打开状态，以进行短暂的曲轴旋转，使气流继续并完全扫气气缸。与四冲程发动机类似，也使用了压缩和动力冲程。

非对称活塞发动机

单向扫气也由对置活塞发动机提供。在该发动机中（图A部分），两个活塞在同一气缸内相对旋转。两组端口设置得当，一组由一个活塞控制，另一组由第二个活塞控制，两组端口完全环绕气缸孔。发动机顶部还有一个曲轴，上部活塞连接到该曲轴。两根轴通过齿轮连接。

对置活塞设计的两个主要优点是消除了其他单向扫气两冲程发动机所需的滑阀，以及相对运动的往复质量所提供的出色平衡。

汪克尔（转子）发动机

德国开发的转子活塞内燃机的结构与传统的往复活塞发动机有很大不同。密封机构专家费利克斯·汪克尔（Felix Wankel）想出了这种发动机的主意，一家德国公司从1956年开始生产和测试试验单元。汪克尔发动机使用一个等边三角形的旋转转子，而不是在气缸中上下移动的活塞。转子的三个顶点与外壳的内表面保持恒定的滑动接触，同时在密封的腔室中旋转。转子的曲线侧面设计在外壳的曲面壁之间产生了三个新月形腔室。

腔室体积随转子位置而变化。当产生腔室的转子侧面平行于外壳的短直径时，每个腔室的体积达到最大；当它平行于外壳的长直径时，体积最小。燃烧室的形状和发动机的压缩比由凹陷在转子侧面的浅袋控制。

汽油车的优点

1. 它更便宜

通常，任何制造商的汽油车价格都比同类型的柴油车便宜60%至1.5倍。汽油动力汽车的折旧比柴油动力汽车少。折旧是指汽车原值的年度下降，在汽车使用几年后出售时会考虑这一点。

2. 易于转换为CNG

如果您的城市有CNG，并且出于任何原因希望使用CNG更换您的汽油车。在这种情况下，与柴油发动机汽车相比，汽油发动机汽车对您来说会更便宜。因为在柴油车上安装CNG需要对发动机进行改装，所以成本很高，而CNG套件可以轻松安装在汽油车上。

3. 服务成本效益高

因为柴油发动机的设计能够承受高温，这使得其发动机零件更昂贵，维修柴油车的成本将高于汽油车。然而，汽油发动机并非如此。这解释了为什么汽油动力汽车的维护成本也更低。

4. 污染传播较少

如果您是一个关心环境并关心社会的人，并且希望下一代能够像您一样呼吸清洁的空气，那么您的首选应该是汽油发动机汽车，因为它比柴油发动机更能减少空气污染。自印度政府批准BS6发动机以来，汽油发动机的污染已大大减少。然而，最近对制造柴油发动机汽车的愿望有所下降。

5. 污染传播较少

想到柴油发动机时，首先想到的是它发出多大的噪音？顺便说一句，该行业现在广泛使用隔音材料，柴油发动机现在比过去更加复杂。但与汽油发动机相比，它总是会更响亮。

6. 响应迅速

与柴油车相比，汽油车具有更高的油门响应。这解释了为什么驾驶汽油动力汽车比驾驶柴油动力汽车更有趣，后者速度稍慢。

汽油车的缺点

1. 使用寿命短

柴油车或汽油车的发动机寿命较短。

2. 二手转售价值较低

汽油发动机的寿命比柴油发动机短得多，这解释了汽油车较低的转售价值。

3. 汽油价格高

在当今世界，长途驾驶汽油车仍然很昂贵，因为汽油价格仍然比柴油高。

4. 需要昂贵的维护

汽油车比柴油车需要更多的日常维护和保养。与柴油车相比，如果偶尔疏于保养，它倾向于退化。

5. 需要注意汽油质量

汽油也有多种污染物，因此如果您不是从信誉良好的来源获取，最终可能会花费很多钱。使用劣质燃油可能会严重损坏您汽车的燃油泵和燃油喷射系统。

柴油发动机

将柴油泵入气缸并加热至足以点燃的温度的内燃机称为柴油发动机。它将燃料中的化学能转化为机械能，为远洋船舶、大型拖拉机、货运列车和机车提供动力。一些发电机组和少数汽车也使用柴油动力。

柴油发动机燃烧

活塞-气缸柴油发动机以间歇燃烧运行。它可以是2冲程或4冲程（见图），但与火花点火发动机不同，柴油发动机仅在进气冲程期间将空气引入燃烧室。柴油发动机的压缩比通常在14到14之间。
缸径（气缸直径）小于600毫米的发动机可以设计为2冲程和4冲程发动机（24英寸）。缸径大于600毫米的大多数发动机使用两冲程系统。喷射或雾化的燃油在气缸内被压缩和加热的空气中燃烧，为柴油发动机提供动力。空气温度必须高于燃油喷射器能够点燃的温度。当燃油喷入高于“自燃”温度的空气中时，空气中的氧气与燃油结合，导致其燃烧。由于气缸内的空气温度受发动机压缩比和当前工作温度的影响，因此在启动发动机时有时会使用辅助气缸加热，但空气温度通常为526°C（979°F）。柴油发动机有时被称为压燃式发动机，因为由压缩加热的空气而不是电火花引起燃烧。
燃油在柴油发动机活塞接近行程上止点时喷入。预燃室或活塞-气缸燃烧室在高压下吸入燃油。除小型高速系统外，柴油发动机均采用直喷。

主要柴油发动机类型

根据功率输出，柴油发动机可分为三类：小型、中型和大型。

1. 小型发动机

小型发动机的功率小于188千瓦或252马力。这是最常见的柴油发动机类型。这些发动机用于机械推进、小型固定式发电机（如游艇上的发电机）、一些农业和建筑应用、轻型车辆、乘用车和轻型卡车。通常采用四缸或六缸直列式发动机，采用直喷。许多发动机带有增压器和中冷器。

2. 中型发动机

中型发动机的功率范围为252至1,006马力或188至750千瓦。重型车辆最常使用这些发动机。这些通常是带有直喷和中冷器的六缸直列式发动机。一些V-8和V-12发动机也属于这一尺寸类别。

3. 大型发动机

大型柴油发动机的额定输出功率超过750千瓦。这些不寻常的发动机用于发电以及为船舶、机车和机械驱动提供动力。它们通常采用中冷、直喷和涡轮增压系统。当可靠性和耐用性很重要时，它们可以低至500转/分运行。

2冲程和4冲程发动机

如前所述，柴油发动机以2冲程或4冲程模式运行。标准4冲程发动机的气缸盖中装有进排气阀和燃油喷射器（见图）。通常使用双阀门配置，包括两个进气阀和两个排气阀。
使用两冲程循环时，发动机结构中的一个或两个阀门可能不需要。气缸套上的开口通常提供扫气和进气。气缸套中的开口和气缸盖中的阀门都可以用于通风。使用带端口的设计而不是需要排气阀的设计可以简化发动机结构。

柴油发动机的开发

德国工程师鲁道夫·狄塞尔（Rudolf Diesel）在寻找提高奥托发动机效率的方法时，构思了他的名字命名的发动机。19世纪德国工程师尼古拉斯·奥托（Nicholas Otto）制造的第一台四冲程发动机。狄塞尔意识到，如果压缩可以将空气加热到高于给定燃料在活塞-气缸单元压缩冲程中的自燃温度，就可以消除汽油发动机的电点火过程。狄塞尔在他的1892年和1893年的专利中提出了这样一个循环。

最初，提供粉煤或液体油作为燃料。作为一种广泛使用的燃料，狄塞尔生产了粉煤，这是萨尔煤矿的副产品。需要使用压缩空气将煤尘输送到发动机气缸；然而，控制碳喷射速率非常困难，并且当试验发动机因爆炸而损坏时，狄塞尔转向了液体油。他继续用压缩空气为发动机供油。

在圣路易斯（密苏里州）安装了第一台根据狄塞尔专利制造的商业发动机的酿酒师阿道夫斯·布施（Adolphus Busch），他在慕尼黑博览会上看到了它，并获得了狄塞尔在美国和加拿大建造和销售该发动机的许可。该发动机是Busch-Sulzer发动机的前身，该发动机在第一次世界大战期间为几艘美国海军潜艇提供动力。康涅狄格州新伦敦的船舶和发动机公司也为同一目的使用了另一台柴油发动机。

第一次世界大战期间，柴油发动机成为潜艇的主要动力装置。它不仅燃料效率高，而且在战争期间非常可靠。柴油比汽油挥发性小，储存和处理更谨慎。许多从事柴油发动机工作的人在战争结束后寻找工作。制造商首先将柴油发动机适应和平经济。一种适应是创造所谓的半柴油发动机，它使用较低压缩比的两冲程循环和热灯泡或管来点燃燃油。这些变化使得发动机生产和维护成本更低。

柴油车的优点

1. 超长续航

柴油发动机使用压燃技术，效率比汽油发动机高。这种现象对汽车里程的影响众所周知，这就是为什么柴油动力汽车具有高里程。

2. 柴油发动机经久耐用

柴油发动机需要高温才能运行，因此用于制造柴油发动机的材料都是高等级的。因此，柴油发动机可以承受恶劣的环境。这也是商用柴油动力车辆占主导地位的一个重要原因。其发动机的耐用性可以从一个事实推断出来，即使在今天，梅赛德斯-奔驰柴油车也已经行驶了超过140万公里。

3. 二手转售价值高

汽车的转售价值是指其使用几年后出售的价格。如果您妥善保养您的汽车，您会发现几年后，人们仍然愿意以高价购买您的柴油汽车。如果这一切都是可行的，唯一的解释就是发动机的质量和维护。

4. 可运行多种燃料

这可能看起来很不寻常，但柴油发动机汽车确实可以运行多种燃料。您可以通过在家生产生物柴油或在市场上购买来为这种车辆供电。然而，这在汽油车中是不可行的；最多，含乙醇的汽油可以在汽油车中使用。

5. 易于维护

柴油发动机具有更高的稳定性。因此，这些汽车的维护过程中出现的问题相对较少。如果这些车辆因任何原因发生事故，火灾风险比汽油车大大降低。

6. 有多种选择

当您外出获取车辆信息时，您会发现柴油汽车比汽油汽车有更多选择。此外，总会有适合您预算的某种型号或另一种汽车。

7. 舒适的驾驶体验

柴油车动力强劲，扭矩大，提升了您的驾驶体验。

柴油车的缺点

1. 昂贵

柴油车无疑比汽油车贵。这些汽车的高成本是由于发动机所使用的材料，这些材料价格昂贵且必须在高温下运行。如果您经常驾车出行，并且您的车辆大部分时间都在路上行驶，那么您应该尝试购买一辆柴油车。它一开始肯定会让你钱包吃紧，但随着时间的推移，您将从燃油中赚取更多钱，并且汽车将能够通过质量恢复。

2. 服务费用昂贵

是的，您没有看错；由于所用部件的成本很高，柴油车维修费用相当昂贵。因此，我建议您定期对车辆进行保养和检查，因为如果车辆闲置，您的钱包肯定会缩水。

3. 柴油发动机速度慢

是的，柴油车的速度比汽油车慢一些；您无法达到相同的速度。在购买汽车之前，您必须决定您想要速度还是能长期使用的汽车。

4. 寒冷天气下问题会加剧

如果您居住在经常低于冰点寒冷地区，柴油车可能会带来麻烦。如果您将车辆拖到室外开阔区域，问题会更加严重。因为在寒冷天气下启动柴油车很困难，所以居住在这些地区的人们更喜欢汽油车。

汽油发动机与柴油发动机的区别

• 汽油发动机使用汽油，而柴油发动机使用柴油。
• 汽油发动机用于摩托车等轻型车辆，而柴油发动机用于公共汽车、卡车和火车等重型车辆。
• 在汽油发动机中，化油器用于混合空气和燃料，而在柴油发动机中，则使用燃油喷射泵和喷射器。
• 汽油发动机使用火花塞，而柴油发动机不使用火花塞。
• 汽油发动机的功率和扭矩较低，而柴油发动机的功率和扭矩较高。
• 汽油发动机执行阿特金森循环（Atto Cycle）。柴油发动机的工作原理在柴油机循环中执行。
• 在汽油发动机中，空气和燃料的混合物同时被压缩。相比之下，在柴油发动机中，在引入燃油之前只压缩空气。
  由于使用了火花塞，汽油发动机被称为火花塞点火发动机。由于柴油发动机不需要火花塞，因此被称为自燃发动机。
• 汽油发动机的压缩比范围为7至10，而柴油发动机的压缩比范围为11至20。汽油发动机的压缩比低于柴油发动机。