【中華百科全書●工學●柴油引擎】

楊籍富

【中華百科全書●工學●柴油引擎】

 

柴油引擎，俗稱柴油機，為最廣泛使用之往復活塞式內燃機之一種。

 

西元一八九二年之專利，德國人狄賽氏提案引擎之進氣為純空氣，將之壓縮後，燃料才進入汽缸燃燒。

 

借此可控制燃料之輸入率而獲得等壓燃燒。

 

他最初的實驗燃料為微粉煤，但因失敗而採用柴油。

 

狄賽氏之計畫，為使引擎按照定壓循環發動，實際情形為，低速大型引擎之示功圖近似定壓循環、高速小型引擎之示功圖與定容循環很相似。

 

柴油引擎發動中，汽缸內狀態變化可分四個步驟，其順序如下：一、進氣，活塞向曲軸下移，汽缸內容積增加而壓力下降，此時進氣機構打開，純空氣吸進汽缸。

 

二、壓縮：進氣機構關閉，活塞離開曲軸上移將空氣壓縮。

 

三、爆炸和膨脹：被壓縮之空氣在高溫高壓狀態，此時高壓之柴油噴入汽缸成為霧狀，被高溫空氣加熱迅速氣化。

 

同時溫度昇高至柴油之自燃溫度時則爆炸燃燒，壓力溫度遽昇，將活塞向曲軸推移，燃燒產物膨脹，燃燒產生之熱能變成機械能，使曲軸能作功。

 

四、排氣：排氣機構打開，活塞上移，將作功後之廢氣推出汽缸，如此再回到進氣步驟而成為循環。

 

引擎之發動只是此循環之連續發生而已，引擎有四行程式和二行程式，四行程式則四步驟分作四行程完成，而二行程式則用二行程完成四步驟。

 

柴油引擎之特徵，為將進氣之純空氣壓縮後，燃料才噴進汽缸自行燃燒。

 

故柴油引擎之必需組件，為包括噴射泵和噴嘴之噴射系統。

 

噴射泵將燃料壓至比壓縮空氣壓力更高之噴射壓力。

 

燃料須在極短時間與空氣混合，故用噴嘴讓高壓之燃料噴出後成霧狀而迅速氣化。

 

噴油時之空氣溫度必需比燃料自燃溫度高，故引擎之壓縮比要高，現況約十三至十八。

 

柴油之規格不嚴格，普通分成重柴油和輕柴油兩種。

 

低速大型引擎用重柴油，高速小型引擎用輕柴油。

 

柴油引擎之用途甚廣，農工用為中低速之幾馬力的小型，車輛用為高速之幾十至幾百馬力之中型，船舶和固定型發電機用為幾千幾萬馬力之低速大型。

 

與汽油引擎比較，柴油引擎之優劣點如下：優點為：一、壓縮比高，故熱效率高，即燃料消耗率小，普通約一百八十至二百二十公克。

 

二、柴油之單價低，故燃料費小。

 

三、噴射系統為純機械式，用柴油潤滑所以故障少。

 

四、低速時之扭矩大。

 

劣點為：一、燃燒後之最高壓力高，故受力機件之尺寸要大。

 

二、在汽缸內形成混合氣之時間短，混合不均勻，故空氣利用率低，對單位活塞排量所產生之功率小，即產生同大功率時比汽油引擎要大型。

 

三、對單位功率之引擎重量大。

 

四、起動比較困難，尤其寒冷時；

 

且起動時或突然加速時容易排出黑煙。

 

(黃龍泉)

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=5556