柴油机跟汽油机有什么差别（它们有什么差异）

汽油机和柴油机是两种常见的内燃机。虽然它们的运行原理差不多，但还是有一些差异，而且各有各的优势。本文旨在从科学的角度，探讨它们之间的差异和优缺点。看完之后相信你就会明白，为什么不能把汽油放入柴油机，反之亦然。

四冲程引擎的基础运行模式

在讨论主题之前，让我们先看看四冲程内燃机的基本操作。柴油机和汽油机都有四个冲程：进气，压缩，燃烧，排气。在进气冲程期间，新鲜空气被吸入气缸。压缩冲程期间，将燃料和空气混合压缩，产生高温混合气。燃料在高温下被点燃，随后进入燃烧冲程。请记得，燃烧冲程是活塞汲取动能的唯一冲程。最后一个冲程是将废弃排到大气中。所有冲程所下图所示。

为什么存在两种不同的引擎？

两种引擎的差异归因于燃料燃烧的方式。汽油是挥发性燃料，很容易蒸发，所以它能够与空气高效地混合。因此，只需要一个火花，就足以在良好运转的预混合汽油引擎中产生平稳的燃烧。如下图所示，汽油的燃点非常低。燃点是液体燃料形成自燃混合物所需的最低温度。

另一方面，柴油作为一种不易挥发的燃料，无法与空气充分混合。从上图中你也看到了，柴油的燃点是很高的。不过，如果雾化的柴油喷入高温空气，就可以形成自燃混合物。

汽油机和柴油机的差异

这就意味着，汽油机的燃料和空气应当进行预混合，而柴油机的混合气产生于燃烧的过程中。由于这个原因，柴油机使用喷油器，而汽油机使用火花塞。

很多人对当代汽油机技术有一个误解。汽油缸内直喷技术(GDI)，它的燃烧与燃料喷射同步进行。这是不对的。即便是直喷引擎，也依然需要火花塞。直喷技术只是另一种制造良好油气混合物的方式，这项技术用喷油器取代了过去的化油器，后者的作用也是混合空气和燃料。直喷技术的最大优势是，燃料的喷射可以被精确控制。这会产生极好的燃油经济性。

为什么柴油机更重？

你可能注意到，相比之下，汽油机的噪音和振动更小。这是因为预混合气体的燃烧过程更平稳，燃烧的扩散也更迅速。但在柴油机中，燃烧可以发生在燃烧室的任意位置，且过程不可控。

因此，为了减少振动和噪音，柴油机需要一个比汽油机更坚固的缸体。为了平衡沉重的缸体，柴油机通常需要一个沉重的飞轮。这就是为什么汽油机往往应用于轻型产品，比如两驱车或者便携式设备。

为什么柴油机比汽油机更省油？

由于柴油机只压缩空气，可以实现高压缩比，且没有自燃风险。但在预混合汽油机中，不可能实现如此高的压缩比。当我们提升汽油机的压缩比，混合气会更倾向于自燃。于是会产生爆震。这会严重损坏引擎。

压缩比之间的差异，就是柴油车比汽油车续航里程更长的原因。压缩比越高，燃烧循环的效率越高。两者的热效率差异如上图所示。这就是为什么柴油机相比汽油机，拥有更好的燃油经济性。

将汽油喷入柴油机，或者反过来会怎么样？

许多人可能想过一个有意思的问题：要是我把汽油放进柴油机，或者反过来会发生什么？从我们目前所学到的知识来看，我们很容易得出问题的答案。

柴油放入汽油机

柴油在汽油机里根本不会燃烧，原因很简单。柴油不易挥发，无法与空气有效混合。事实上，你会发现它无法形成良好的油气混合气，无论是用化油器还是喷油器都不行。这意味着火花塞无法点燃这种低劣的混合气。

汽油放入柴油机

另一方面，如果你把汽油放入柴油机，你是将高挥发性的燃料喷入了高温高压的空气中。这会导致爆炸，而不是平稳的燃烧。最终引擎会报废。另外，对燃油泵和燃油喷射系统来说，柴油是良好的润滑剂。当你把没有任何润滑作用的汽油放入柴油车，你实际上是在缓慢地损耗这套复杂的系统。所以，决不能将汽油放入柴油机。