摘要：柴油和汽油都用于車用內(nèi)燃機(jī)，但是它們之間卻有著巨大的特性差異。汽油是一種非常易燃的油品，一個小小的火星就可以將一大桶汽油引燃。而柴油則不行，甚至用明火去點(diǎn)，在沒有引火物的情況下，柴油自身并不會被引燃。這就是二者發(fā)火性之間的差異。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī) 原理 使用

注意過柴油發(fā)動機(jī)和汽油發(fā)動機(jī)壓縮比的人應(yīng)該有印象，通常柴油發(fā)動機(jī)的壓縮比要比汽油發(fā)動機(jī)的高一倍以上，就是得益于柴油的抗爆性好。高壓縮比的好處顯而易見，它可以讓燃燒更為充分。

柴油的燃燒速度比汽油慢得多，這使得柴油混合氣點(diǎn)燃的速度要慢于汽油混合氣，常規(guī)的柴油發(fā)動機(jī)響應(yīng)慢，也是因?yàn)椴裼偷倪@個特性導(dǎo)致的。另外柴油的揮發(fā)性也要比汽油惺，因此它不能像汽油發(fā)動機(jī)那樣通過進(jìn)氣負(fù)壓來吸進(jìn)混合氣，而是需要通過高壓油泵來將霧化的柴油壓人汽缸內(nèi)，才能與空氣充分混合。

傳統(tǒng)柴油機(jī)給人這種印象是因?yàn)榧夹g(shù)特性決定的。如前面所說，柴油的揮發(fā)性差，不能通過進(jìn)氣負(fù)壓被動吸入汽缸，因此柴油發(fā)動機(jī)必須靠油泵將燃油泵入汽缸內(nèi)。所有的柴油發(fā)動機(jī)都采用高壓縮比設(shè)計，因此對于油泵的能量要求也很高。在民用車柴油發(fā)動機(jī)以前，幾乎所有的柴油發(fā)動機(jī)都是采用機(jī)械泵噴射的，它分為總泵和分泵兩部分，目的也是為了獲得足夠的泵油壓力。

柴油發(fā)動機(jī)是靠壓燃式的，也就是在壓縮行程的末端，被壓縮的空氣產(chǎn)生高溫高壓以后，油泵將柴油以霧狀噴入汽缸內(nèi)自燃。這種“點(diǎn)火”方式如果發(fā)生在汽油發(fā)動機(jī)上，就相當(dāng)于爆震。事實(shí)上，柴油發(fā)動機(jī)的爆震是不可避免的，它需要靠這種方式來實(shí)現(xiàn)混合物的點(diǎn)燃。柴油發(fā)動機(jī)之所以震動和噪音明顯大于汽油發(fā)動機(jī)，主要就是基于這個原因。

對于爆震本身任何內(nèi)燃機(jī)都是不希望看到的。對于柴油發(fā)動機(jī)而言，它的點(diǎn)火依靠爆震，但作為設(shè)計師而言則希望這個爆震控制在能夠點(diǎn)火的臨界點(diǎn)即可。多余的爆震自然會增加震動和噪音，乃至影響工作效率。傳統(tǒng)柴油機(jī)純機(jī)械式的泵油方式，很難做到精準(zhǔn)控制，這使得爆震也難以精準(zhǔn)控制，所以這類發(fā)動機(jī)的震動和噪音都異常強(qiáng)烈。很好理解，難以精準(zhǔn)控制的噴油量，使得空燃比實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制也變得不可能，因此傳統(tǒng)柴油發(fā)動機(jī)很難做到精確燃燒，排放加劇以及燃燒效率下降也就很自然了。

只有有效解決好這些問題的柴油機(jī)。才有可能被普通民用車所采用。下面我們就以大眾著名的TDI發(fā)動機(jī)為例，來介紹一些新型柴油發(fā)動機(jī)的技術(shù)。

TDI是英文Turbo Charged Direct Injection的縮寫，翻譯成中文就是渦輪增壓+電控共軌柴油直噴的意思。這種采用了新型技術(shù)的柴油發(fā)動機(jī)，保留了柴油發(fā)動機(jī)優(yōu)點(diǎn)的同時，在震動噪音以及動力方面，已經(jīng)達(dá)到甚至超過汽油發(fā)動機(jī)的性能，因而得到歐洲用戶的普遍歡迎。

要解決柴油發(fā)動機(jī)震動噪音大的問題，就必須將其最主要的根源問題解決。柴油發(fā)動機(jī)震動噪音大，主要是因?yàn)楸鸷蜋C(jī)械式油泵，前者與精準(zhǔn)控制噴油量有關(guān)，后者則直接與油泵本身有關(guān)，于是用電子泵取代機(jī)械泵便成為一種必然一事實(shí)上大眾的發(fā)動機(jī)工程師就是這么做的。這種電子泵的結(jié)構(gòu)與活塞往復(fù)式的機(jī)械泵不同，它是靠渦輪葉片的旋轉(zhuǎn)來將燃油泵入燃燒室的，其工作原理與汽油泵類似，但強(qiáng)度和產(chǎn)生的壓力要大得多。

普通的柴油發(fā)動機(jī)每個噴油器要對應(yīng)一個油泵，這也是產(chǎn)生噪音的根源之一。TDI采用共軌技術(shù)，達(dá)到只用一個油泵就可以實(shí)現(xiàn)整個發(fā)動機(jī)的供油。共軌技術(shù)與汽油發(fā)動機(jī)上的多點(diǎn)電噴類似，在一根“共軌”上安裝四個(對應(yīng)四缸發(fā)動機(jī))噴油器，然后有一個油泵向“共軌”中供油。而噴油器的開啟和關(guān)閉，則是靠電腦來控制的，這個原理與電噴汽油發(fā)動機(jī)類似。這樣一來，由于機(jī)械泵產(chǎn)生的噪音就杜絕掉了。但這肯定不是TDI將機(jī)械泵改電子泵的所有訴求。

電子泵的供油壓力要比機(jī)械泵大得多，這使得缸內(nèi)直噴得以實(shí)現(xiàn)。我們在了解到汽油發(fā)動機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)的時候，常常會說到這項(xiàng)技術(shù)源自柴油發(fā)動機(jī)，而事實(shí)上，直接在缸內(nèi)噴射的柴油發(fā)動機(jī)只有在實(shí)現(xiàn)電子泵以后才真正得以實(shí)現(xiàn)。這也是因?yàn)椴裼桶l(fā)動機(jī)的壓縮比很高，壓縮沖程的壓力比汽油發(fā)動機(jī)大很多，這需要超高的噴油壓力，這在之前的機(jī)械泵是無法實(shí)現(xiàn)的。

傳統(tǒng)柴油發(fā)動機(jī)的噴油器是被動工作的，也就是油泵在有壓力的時候，就會因壓力而將柴油噴入汽缸。這種完全由油泵控制的噴油過程。自然無法實(shí)現(xiàn)電腦控制噴油，這種方式從某種程度上說，和采用化油器的汽油發(fā)動機(jī)類似，因?yàn)樗鼈兌紵o法實(shí)現(xiàn)對于噴油量的精確控制。而TDI采用的噴油器是靠電磁閥控制的，噴油正時和噴油量，都可以由電磁閥根據(jù)ECU發(fā)出的指令來精確控制，這就好比汽油發(fā)動機(jī)的電噴技術(shù)一般。不僅如此，TDI發(fā)動機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)動機(jī)的閉環(huán)控制，這在之前的柴油發(fā)動機(jī)是不存在的。

TDI的另一項(xiàng)技術(shù)則是渦輪增壓，這種技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛運(yùn)用在許多汽油發(fā)動機(jī)上，但實(shí)際上它在柴油發(fā)動機(jī)上采用的意義要比汽油發(fā)動機(jī)大得多。柴油的抗爆性遠(yuǎn)高于汽油發(fā)動機(jī)，這使得渦輪增壓技術(shù)最大的問題得以很好地解決，那就是被壓縮的空氣更容易引起爆燃。在柴油發(fā)動機(jī)上配備渦輪增壓技術(shù)，可以讓發(fā)動機(jī)的工作效率進(jìn)一步提升。

在性能方面與汽油發(fā)動機(jī)越來越接近的同時，TDI這種新型柴油發(fā)動機(jī)依然很好地保留了柴油發(fā)動機(jī)的特有優(yōu)勢。柴油發(fā)動機(jī)得益于超高的壓縮比，從而可以獲得比汽油發(fā)動機(jī)更高的燃燒效率，最直接的好處就是可以有效降低燃油消耗。柴油發(fā)動機(jī)更省油想必已經(jīng)不是什么新聞了，同等動力條件的柴油發(fā)動機(jī)，可以比汽油發(fā)動機(jī)節(jié)省30％以上的燃油消耗。這種極其顯著的節(jié)油效果，使得許多歐洲廠商甚至把它作為與混合動力等新型節(jié)能技術(shù)抗衡的發(fā)動機(jī)技術(shù)。

更充分的燃燒效率還意味著有害氣體排放的降低，這一點(diǎn)好像很多人并不認(rèn)可。其實(shí)這是被那些傳統(tǒng)柴油發(fā)動機(jī)噴出的黑煙所蒙蔽的。其他有害氣體的排放方面，柴油發(fā)動機(jī)則具備明顯的優(yōu)勢，特別是歐洲日益嚴(yán)酷的二氧化碳排放問題，柴油發(fā)動機(jī)可以比汽油發(fā)動機(jī)減少近45％，這可是非?？捎^的數(shù)據(jù)。這種讓人最為頭痛的溫室氣體，是無法通過其他回收裝置解決的，也是歐洲環(huán)保法規(guī)對于這一項(xiàng)排放要求越來越嚴(yán)苛的主要原因。這種趨勢不可逆轉(zhuǎn)，也使得許多國外汽車廠商，特別是歐洲廠商，越來越熱衷于將柴油發(fā)動機(jī)應(yīng)用在民用車上。

總結(jié)

TDI這類新型柴油發(fā)動機(jī)技術(shù)的采用，最大程度上解決了傳統(tǒng)柴油發(fā)動機(jī)震動大、噪音大、滿身油污的印象，轉(zhuǎn)而向更高的轉(zhuǎn)速，更高的效率，更平順的動力輸出發(fā)展?？少F的是，這些新技術(shù)的采用仍然保留了柴油發(fā)動機(jī)特有的優(yōu)勢。正是因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，使得這種發(fā)動機(jī)被越來越廣泛地應(yīng)用在那些過去只會采用汽油發(fā)動機(jī)的車型上，并且在一定程度上已經(jīng)取代了某些汽油發(fā)動機(jī)的地位。