柴油机较汽油机热效率高，功率大，燃料单耗低，比较经济，故应用日趋普遍。由于高速柴油机燃料耗量(50～75g/MJ)低于汽油机(75～100g/MJ)，使用柴油机的大型运载工具日益增多。柴油普遍用于大型车辆、铁路机车、船舰。主要用作柴油机的液体燃料，柴油具有低能耗、低污染的环保特性，所以一些小型汽车甚至高性能汽车也改用柴油。它主要作为拖拉机、大型汽车、内燃机车及土建、挖掘机、装载机、渔船、柴油发电机组和农用机械的动力，是柴油汽车、拖拉机等柴油发动机燃料。
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十六烷值高的柴油，自燃点低，着火性好，燃烧均匀，易于启动，不易发生爆震现象，发动机热功效率高，使用寿命长。但柴油十六烷值也并非越高越好，使用十六烷值过高（如十六烷值大于65）的柴油，同样会冒黑烟，燃料消耗量反而增加，其原因是燃料的着火滞后期太短，自燃时还未与空气形成均匀混合气，致使燃烧不完全，部分烃类热分解而形成黑烟；另外，柴油的十六烷值过高，还会减少燃料的来源。因此，从使用性和经济性两方面考虑，使用十六烷值适当的柴油才合理，通常柴油机的转速越大，要求燃料的十六烷值越高。
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在规定条件下，柴油试样在60s内开始不能通过过滤器20ml时的比较高温度，称为柴油的冷滤点，以℃﹙按1℃的整数倍﹚表示。对柴油而言，并不是在失去流动性时才不能使用，大量的行车及冷启动试验表明，其比较低极限使用温度是冷滤点。冷滤点测定仪是模拟车用柴油在低温下通过滤清器的工作状况而设计的，因此冷滤点比凝点更能反映车用柴油的低温使用性能，它是保证车用柴油输送和过滤性的指标，并且能正确判断添加低温流动改进剂（降凝剂）后的车用柴油质量，一般冷滤点比凝点高2-6℃，而添加了降凝剂的柴油其冷滤点可比凝点高10-15℃，比较高者可达30℃。为保证柴油发动机正常工作，规定轻柴油和车用柴油要在高于其冷滤点5℃的环境温度下使用。
对相同的烃类来说，相对分子质量越大，而稳定性越差自燃点越低，其滞燃期越短。由相同类型原油生产的柴油，直馏柴油的滞燃期要比催化裂化柴油含有较多芳烃，热裂化合焦化柴油含有较多烯烃，因此滞燃期有所加大。经过加氢精制的柴油，由于其中的烯烃转变为烷烃，芳烃转变为环烷烃，故滞燃期明显缩短。为提高柴油的抗爆性能，可将滞燃期长的热裂化、焦化柴油和部分滞燃期较短的直馏柴油惨和使用，此即柴油的调和。此外还可采用加入添加剂的手段，改善柴油的着火性。
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柴油的着火性：柴油着火性是指柴油的自燃能力，着火性好的柴油滞燃期短，燃烧后缸内压力上升平缓，柴油机工作稳定。柴油着火性的好坏与其化学组成及馏分组成密切相关。试验表明，相同碳原子数的不同烃类，正构烷烃的滞燃期较短，物侧链稠环芳烃的滞燃期较长，正构烯烃、环烷烃、异构烷烃居中；烃类异构化程度越高，环数越多，其滞燃期越长；芳烃和环烷烃随侧链长度的增加，其滞燃期缩短，而随侧链分支的增多，滞燃期明显加长；对相同的烃类来说，相对分子质量越大，而稳定性越差，自燃点越低，其滞燃期越短。
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柴油和汽油的区别：一、挥发性：汽油易挥发，柴油不易挥发。二、与空气的混合性：汽油易与空气混合，易挥发就是容易进入空气中，汽油当然容易与空气混合，这就是为什么汽油发动机会用到缸内直喷、分层喷射等方式，进一步优化汽油和空气的混合，混合之后燃烧就更充分了。柴油则不容易跟空气混合，所以柴油机燃烧容易不充分，燃烧不充分就有部分成份没烧完，变成黑色的碳颗粒排放出来，所以柴油车容易冒黑烟，容易味道大，但技术成熟燃烧良好的柴油发动机，是不会冒黑烟的，味道还比汽油发动机更小。三、蕴含能量：汽油比较轻，成分是较小的分子，烃基化合物的分子中含有的碳原子大约在8-10个，柴油则为12-15个，燃烧时，碳越多，燃烧充分的情况下，释放的能量就越大，所以同体积的汽油和柴油相比，柴油是能提供更高能量的，在热效率相近的情况下，柴油发动机更节油就是必然的了。这也就是越大型的车辆越倾向使用柴油的缘故。
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