基建狂魔的动力源泉！柴油发动机的冷知识

当拖拉机负载着巨大的农机具耕地时，速度很慢，但是充满力量，没有人会对这感到惊奇，这是大家司空见惯了的现象。但为什么这样呢？为什么有

当拖拉机负载着巨大的农机具耕地时，速度很慢，但是充满力量，没有人会对这感到惊奇，这是大家司空见惯了的现象。但为什么这样呢？为什么有了燃料后，拖拉机能在坚硬的土壤上一往无前，将耕地任务圆满完成？那么这些拖拉机、卡车、甚至火车、轮船、潜艇等为我们带来无数便利的工具最为核心的部件是什么呢？

毫无疑问，这些节省了我们许多的人力物力的伟大发明的动力源泉就是柴油发动机，这就是它们的心脏。表面上看，柴油发动机与普通汽油发动机极其相似，但它们的工作方式还是有些许不同，这些不同，使得柴油发动机产生动力更多，且更有效！下面来让我们仔细了解下吧！

| 农机小课堂 | 什么是柴油发动机？

和汽油发动机一样，柴油发动机也是一种内燃机。内燃机顾名思义，就是使得燃料在其内部燃烧，从而产生动力的机器，而燃料燃烧产生动力的主要部分被称为气缸。这与老式蒸汽机车使用的外燃机非常不同。在蒸汽机里，锅炉的一端会有专门燃料燃烧来加热水，来产生蒸汽；蒸汽沿长管流向锅炉另一端的汽缸，来推动活塞做往复运动，从而移动车轮。这是外部燃烧的动力系统，因为锅炉在气缸外面(通常是6-7米远)。在汽油或柴油发动机中，燃料在汽缸内部燃烧，所以内燃机损耗的能量相对外燃机损耗的能量要少得多，因为热量不需要从其产生的地方流进气缸，所有的过程都发生在同一个地方。这就是为什么内燃机比外燃机更有效率(即内燃机能从同样的燃料中产生更多的能量)。

| 农机小课堂 | 柴油发动机与汽油发动机有何不同？

汽油发动机和柴油发动机都可以通过内燃来工作，但方式稍有不同。在汽油发动机中，燃料和空气被一同注入气缸中，通过活塞压缩燃料和空气的可燃混合物，经火花塞点火，混合物燃烧释放大量热能，使得气缸内气体的压力和温度迅速升高，高温高压的燃气推动活塞，使得气缸容积增大，在这一过程中通过曲柄连杆机构向外输出机械能。

柴油发动机的工作过程是相似的，但它更简单。首先，空气被单独注入气缸中，并被活塞压缩，但它注入的空气要比汽油发动机注入的空气多得多。在汽油发动机中，燃料-空气混合物被压缩到其原始体积的十分之一，但在柴油发动机中，空气被14倍到25 倍的压缩。如果你曾经同气筒手动给自行车轮胎打过气，你会感觉到你使用时间越长，就会越热，这是因为压缩气体会产生热量，想象一下，柴油机压缩空气将会产生多少热量！压缩过程中，空气变得非常热——通常至少 500°C，甚至更高。一旦空气被压缩完成，通常雾状燃料通过电子燃料喷射系统被喷射到汽缸中（注入的燃油量会有所不同，具体取决于驾驶员想要发动机产生多少动力）空气温度超过了柴油的自燃燃点，喷入的燃油会立即点燃并爆炸，无需使用火花塞。这种受控制的爆炸使得活塞从气缸中推出，产生驱动车辆或机器的动力。当活塞返回到汽缸内时，废气通过排气阀排出，并且这个过程会在一分钟内重复成百上千次!

| 农机小课堂 | 柴油发动机如何将燃料转化为动能？

四冲程发动机：它与汽油发动机一样，通常通过循环重复四个工作过程来工作，这四个过程为一周期，在该周期内，活塞上下移动了两次，曲轴旋转两次。

1、 进气：当活塞向下移动时，空气（浅蓝色）通过右侧开放的进气阀（绿色）吸入气缸。

2、 压缩：进气阀关闭，活塞向上移动，压缩空气混合物，使得气缸温度升高。燃料（深蓝色）通过燃料喷射阀注入到气缸中，并自发点燃。不需要火花塞点燃。

3、 做功：当燃料-空气混合物燃烧时，产生的能量将活塞向下推动，驱动曲轴（底部的红色轮）将动力传递给车轮。

4、 排气：左侧的排气阀（绿色）打开，排出废气，废气由返回的活塞推出。

两冲程发动机：在这种柴油机中，整个循环过程中，活塞只需要上下移动一次，二冲程循环有三个阶段。

1、 排气和进气：新鲜空气通过气缸侧面进入气缸，同时气缸内的废气则通过顶部的排气阀排出。

2、 压缩：当进气门和排气门关闭后，活塞向上移动，压缩空气，使温度升高。当活塞到达气缸顶部时，燃油被注入，并且自发点燃。

3、 做功：燃烧的混合物将活塞向下推动，驱动曲轴将动力传递给车轮。

两冲程发动机比四冲程发动机更小、更轻，而且效率也往往更高，因为它们在活塞上下移动一次时就可以产生一次动力（四冲程发动机产生一次动力需要活塞上下移动两次）。但这也意味着二冲程发动机需要更多的冷却和润滑，并承受着更高的磨损。

| 农机小课堂 | 柴油机为什么更有效率？

业界普遍认为柴油发动机的功率约为汽油发动机的两倍。简单地说，这意味着你可以用同样数量的燃料上做更多的事情，例如：以更少的钱获得更多的里程数。原因有以下几个方面：首先，柴油机压缩空气压缩得更多从而使得气缸内的温度更高；热机工作原理的一个基本理论，也就是卡诺定律，告诉我们发动机的效率取决于它运行的高低温度；一个通过更大的温差循环的柴油发动机效率更高。第二，由于缺少一个火花塞点火系统，使得更简单的设计能够更容易地压缩燃料，从而使得混合物燃烧更充分，释放出更多的能量。第三，在没有全功率工作的汽油发动机中，你需要向气缸提供更多的燃料(或更少的空气)，保持其运转；而柴油发动机没有这个问题，所以当它们在低功率工作时，只需要更少的燃料。另一个重要的因素是柴油的能量密度比汽油高。柴油还是一种比汽油更好的润滑剂，所以柴油发动机在运行时，产生较少的摩擦。

| 农机小课堂 | 柴油有什么不同？

柴油与汽油是完全不同的。从本质上讲，柴油是一种较低等级的低纯度石油产品，由较重的碳氢化合物(由更多的碳和氢原子构成的分子)构成。从理论上讲，缺乏复杂燃油喷射系统的粗柴油发动机几乎可以在任何碳氢燃料燃料上运行——因此，有了生物柴油的出现和发展(一种由废弃植物油制成的生物燃料)。柴油发动机的发明者，鲁道夫·迪塞尔(RudolfDiesel)，成功地用花生油发明了他早期的柴油机，他认为只要他能研发出来，他的发动机就可以帮助人们摆脱对煤和汽油等燃料的依赖。

| 农机小课堂 | 柴油发动机的优缺点

柴油发动机是目前最常见的燃料燃烧发动机，广泛应用于拖拉机、火车、推土机、潜艇等各类机械中。与汽油发动机相比，柴油发动机更简单、更高效、更经济。由于柴油燃料挥发性比汽油低，蒸汽的爆炸性也低于汽油，所以柴油发动机比汽油发动机更安全。与汽油发动机不同的是，柴油发动机特别适合适合用于低速行驶、重负荷的工作环境中，货运船舶、拖拉机、卡车、公共汽车和机车等通常都选择柴油发动机。更高的压缩率意味着柴油发动机的部件必须承受比汽油发动机更大的应力与应变，这也是为什么柴油发动机需要变得越来越重，而且由于这个原因，柴油发动机一般只用来驱动大型车辆和机器。虽然重量重看起来是个缺点，但这也意味着柴油发动机通常更强劲，续航能力更长。

污染是柴油发动机最大的缺点之一：它们噪音大，且会产生大量未燃烧的烟尘颗粒，这些颗粒严重污染环境并且对人体产生危害。理论上，柴油机的效率更高，它们应该能使用更少的燃料，产生更少的二氧化碳排放量，来延缓全球变暖这一现象。但实际上，柴油机是否真的有这些优点存在着争议。一些实验室试验证明，柴油机的平均排放量仅略低于汽油机的排放量，但制造商们坚持认为，如果比较类似的柴油车和汽油车，柴油机确实会更好。根据英国汽车制造商和贸易商协会的说法：“柴油车已经减少了大量CO2 的排放，从2002年开始，选择柴油发动机的买主们节省了将近300万吨二氧化碳进入大气层。”从20世纪90年代中开始，欧洲各大汽车公司大力发展柴油发动机技术，并陆续向消费者推广，目前超过三分之二的轿车都使用柴油发动机。虽然柴油发动机的成本往往比汽油发动机成本高，但是柴油发动机的运行成本更低，运行寿命也更长，综合考虑，其实二者花费其实相差不大。

毫无疑问，柴油发动机将继续为重型车辆提供动力，但它们在汽车和轻型车辆上的未来正在变得越来越不确定。电动汽车的推广强有力地推动了汽油发动机的发展，汽油发动机将会变得更轻、更经济、也更环保。而这些改进无疑会破坏在柴油机在汽车中使用的一些优势。越来越被大家认可的电动汽车与不断改进的汽油车之间的竞争日益激烈，柴油机则有可能完全被排除在外。不过，柴油机本身也在不断发展，早在2011年，美国能源部预测未来柴油发动机的效率将从现在地40%提高到60%，甚至更多。如果这一预测实现，柴油机将仍能在未来的竞争中占得一席之地。

以上就是今天全部的分享啦，希望能为大家带来帮助，欢迎小伙伴们留言评价并提出建议哦~

有兴趣的话可以关注微信公众号 农机指南（ID:nongjizhinan)了解最专业最新的行业资讯。

http://weixin.qq.com/r/jCrj_6PEH-5greeY93_e (二维码自动识别)

注：图片源于网络版权归原作者所有