已非昔日阿蒙！21世纪柴油发动机详解

● 柴油发动机分为二冲程与四冲程

　　有别于汽油的火花点火(SI)发动机，柴油发动机为压缩点火(CI)发动机。与汽油发动机一样，柴油发动机依其运转方式可分为四冲程与二冲程发动机。二冲程柴油发动机可能大家较为陌生，但是当过装甲兵的读者，对于坦克装甲车上使用的八缸二冲程柴油发动机，应该会有点印象。用在一般车辆上的柴油发动机，还是以四冲程居多，以下内容还是以介绍四冲程柴油发动机运作原理为主。

四冲程柴油发动机的运作原理

柴油发动机以压缩点火的方式，利用空气的高温点燃柴油，产生动力。　　
　　
　　进气行程

　　排气门关闭而进气门打开。当活塞从上止点往下行时，仅有在进气歧管中的空气经由进气门被吸入气缸中，此时并没有燃油进入气缸内。

　　压缩行程

　　在进气行程结束后，并当活塞从下止点开始往上走时，进气门即关闭并停止进气。在活塞上升的同时压力和温度便开始增加。在柴油发动机中，空气必需被压缩加热，直至它到达点火温度以上。

　　做功行程

　　当压缩行程接近终了时，喷油嘴将燃油以雾化方式喷出，经压缩加热后之空气即会点燃被雾化的燃油。在此结果下，气缸内的压力将迅速上升并将活塞往下推，此推力变成让曲轴产生转动的力量。

　　排气行程

　　在燃烧过程结束后，并当活塞往下走接近下止点时，排气门即会开启。当活塞再度往上行时，废气便经由排气门、排气歧管和消音器将废气排出。

● 高压缩比与压缩点火

　　奥迪的柴油技术也非常成熟，其TDI涡轮增压柴油发动机具有动力强大、省油和排放清洁的众多优点。　　

　　柴油发动机在机构组件方面，非常类似于汽油发动机的，但是汽油发动机主要是靠火花塞来点燃混合气，而柴油发动机则是纯粹导入空气并经过高压缩比(16～23:1)的气缸容积来压缩空气，使所压缩的空气其温度迅速上升超过500℃，然后经由喷油嘴将柴油注入加以雾化，之后藉由已被压缩的空气所产生的高温来自行点燃雾化的柴油。因此柴油发动机不需使用点火系统，但它仍需要喷射泵和喷油嘴所组成的燃油喷射系统。

　　为什么可以靠压缩空气来点燃油气，而不需要火花塞呢？原因是当空气分子被导入气缸压缩后，空气中分子受到互相冲撞与摩擦，因而使分子移动速度迅速增加。空气分子加速表示已从外部吸收了能量，造成温度上升。然而要使气缸内空气达到能够点燃柴油温度，是需要很高压缩比的，所以高压缩比是柴油发动机必备的一大特性。

　　柴油发动机与汽油发动机的应用与发展，至今已有一个多世纪之久，两种发动机各有其市场，也各有其应用领域。一般来说，柴油发动机因为它所产生的动力较大，而运转度较低，多半应用于船舶、重型车辆及大型机械；而汽油发动机因其体积与重量小，运转精致且适合高速运转，可应用于轿车、割草机等小型机械及小型螺旋桨飞机等。

　　主流的四冲程柴油发动机（图右）与四冲程汽油发动机（图左）的设计类似，主要差别在于压缩点火与火花塞点火。新一代的柴油发动机大多采用共轨直喷技术，而汽油发动机则朝向缸内燃油直喷的方向发展。　　

　　由于柴油发动机技术不断更新，越来越多轿车及商旅车采用小排气量的柴油发动机，到底柴油发动机车与汽油发动机车有什么不同呢？以下将就其机械特性与行驶特性对柴油和汽油发动机做比较，而柴油发动机以目前广泛应用于小型车的共轨直喷发动机为比较对象。

● 机械特性