柴油发动机在压缩行程终了时气体的温度和压力比汽油机_柴油机在压缩行程快结束时才将柴油喷入气缸

1.汽车发动机的工作原理怎样的？

2.柴油机做功时汽缸内的气体温度是否下降

3.1.柴油机与汽油机在可燃混和气形成方式与点火方式上有何不 同？ 它们所用的压缩比为何不一样？

1 柴油机的工作原理

柴油机的工作原理与汽油机的工作原理基本相同，也有四个冲程，通过活塞往复运动做功。主要不同之处在于可燃混合气的形成方法和着火方式，表10-6 所示为柴油机和汽油机的不同点。柴油机没有化油器，进气冲程中只有空气通过进气门进入缸体。由于柴油机的压缩比高于汽油机，因此得到的高压气体温度较高。

在压缩冲程即将结束时，燃油通过喷油嘴直接喷入缸体，高压空气与喷入的燃料混合，使燃料在高温高压的状态下自燃，这一过程需要较高的压力。燃料喷射速度和燃料与空气的混合速度共同决定了燃料的燃烧速度。为了避免一次进入燃料过多，导致缸体中压力过高，可以在做功冲程持续喷入燃料。

汽油机通过节气阀的位置改变发动机做功情况，怠速状态下，节气阀关闭，仅有少量的空气进入缸体；输出功较大时，通过节气阀进入较多的空气。而柴油机在不同的做功情况下，进入的空气量是不变的，它通过控制燃料喷射量来决定发动机的速度和输出功。

柴油机中，燃料被喷入燃烧室后，不能与空气完全混合，缸体的中心燃烧状态是富燃的，燃烧的区域不能到达缸壁。当柴油机满负荷运行时，燃烧室中的富燃区域较大，而且燃料过剩量大，就会产生大量的黑烟。

柴油发动机根据构造不同分为直喷式和预混式两种。直喷式柴油机的中央喷油嘴将燃油直接喷入燃烧室中，燃烧室中空气和燃油的混合不充分，存在富燃区和贫燃区。预混式柴油机即间喷式柴油机，燃油不是直接喷入主缸，而是在主缸前增加了一个预混缸，燃油首先在这里燃烧，燃烧的气体通过连接孔，进入主缸。这种工作方式，增加了气体混合物的紊流，使燃油和空气的混合更加充分，不存在过度富燃的区域，降低了黑烟颗粒物的形成，大多数轻型柴油机用预混式。但是气体膨胀通过连接孔进入气缸的过程中，会损失一部分能量，降低了发动机的效率。

2柴油机排放污染物的形成

柴油机排气的有害成分主要有CO、HC、NOx、硫化物以及颗粒物（或称微粒物）、臭味等。由于柴油机使用的混合气的平均空燃比较理论空燃比大，故其CO及HC排放明显低于汽油机，柴油机NO的排放几乎与汽油机相当，而颗粒物及令人讨厌的气体的排量远高于汽油机，试验证明柴油机颗粒物的排放可达汽油机的数10 倍。柴油机的排放特性与燃烧室的形式等有很大关系，特别是直喷式与间接喷射式柴油机的排放有较大的不同。涡流燃烧室柴油机的NO、CO、HC和烟度普遍低于直喷式柴油机，特别是NOx排放浓度一般比直喷式柴油机的低1／3～1／2。

结构相同而燃烧室形式不同的直喷燃烧室及涡流燃烧室柴油机上试验结果表明，直喷柴油机的NO、CO、HC及烟度都比涡流室的高，特别是高负荷时的NO、CO、烟度及低负荷时CO 及HC，差别非常明显。但是，涡流室柴油机的燃油消耗率比直喷柴油机的高。

汽车发动机的工作原理怎样的？

跟使用的燃料的燃点有关。通常汽油只需要500度就能点燃，而柴油需要700度点燃，为了达到柴油的点燃温度 ，所以柴油机的压缩比高。

柴油机和汽油机虽然都是内燃机，但由于使用的燃料特性差异大，导致出现明显不同的工作方式和输出特性。柴油和汽油是两种完全不同的燃料，柴油的自燃温度较低，约在220℃左右，且黏度大不易挥发；汽油的自燃温度较高，约在415℃~530℃左右，且黏度小易挥发。

柴油机的压缩比要比汽油机大。汽油发动机的压缩比基本局限在9-11:1，而柴油发动机的压缩比则可以达到17-24:1。

压缩比大，简单的理解就是活塞的压缩行程大，与之对应的就是膨胀做功行程同样大，也就意味着柴油发动机可以做更多的功。

柴油虽然燃点低，但是性情稳定，不像汽油那样天生的桀骜不驯，难以控制。所以柴油发动机可以用压燃的方式，而不担心发动机的爆震。

不过汽油就截然相反了。因此，柴油发动机的缸体、缸套以及连杆都要比汽油发动机的这些部件大。那么同等排量的发动机相比，柴油发动机自然也就要大一些。

发动机压缩比的作用：

发动机压缩可以使压力升高，可以让气体的密度变大，分子间的距离也就变小，这样燃油分子和氧分子距离也就更近，燃烧速度就更快；

温度可以让气体分子运动速度加快，燃油分子和氧气分子更容易互相作用，这就让混合气体更容易点燃。而且较小的燃烧空间可以较快的完成燃烧，燃烧过程加快也提高了性能。

通常的低压缩比指的是压缩比在10以下，压缩比在10以上的就算是高压缩比发动机了。压缩比的高低将直接影响发动机使用的汽油等级，一般来说，压缩比越大，要求使用的汽油标号越高。

如果使用了低于建议标号的汽油，就可能会产生“敲缸”、发动机振动加剧、不匀速行驶等问题，还会损害发动机性能，缩短使用寿命。

通常，压缩比为8.0-10.0应选92或93号汽油；压缩比在10.0以上的应选用95号汽油。

柴油机做功时汽缸内的气体温度是否下降

(1)四冲程汽油机将空气和汽油按一定比例混合，形成汽车发动机的良好混合气。在进气冲程，混合气被吸入气缸，混合气被压缩、点燃、燃烧，产生热能。高温高压气体作用于活塞顶部，推动活塞做直线往复运动，机械能通过连杆、曲轴、飞轮机构向外输出。四冲程汽油发动机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程中完成一个工作循环。(2)进气冲程活塞由曲轴驱动，从上止点运动到下止点。此时，进气门开启，排气门关闭，曲轴旋转180°。活塞在运动过程中，气缸的容积逐渐增大，气缸内的气体压力从pr逐渐降低到pa，气缸内形成一定程度的真空。空气和汽油的混合气通过进气门被吸入气缸，并在气缸内进一步混合，形成可燃混合气。由于进气系统的阻力，在进气结束时，气缸内的气体压力小于大气压力p0，即Pa=(0.80~0.90)P0。进入气缸的可燃混合气由于进气管、气缸壁、活塞顶、气门、燃烧室壁等高温部件的加热，以及与残余废气的混合，温度上升到340~400K。(3)压缩冲程在压缩冲程中，进气门和排气门同时关闭。活塞从下止点移动到上止点，曲轴旋转180°。当活塞向上运动时，工作容积逐渐减小，缸内混合物被压缩后压力和温度不断上升。当压缩结束时，压力pc可达800～2000kpa，温度可达600～750k(4)做功冲程当活塞接近上止点时，火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量热能，使气缸内气体的压力和温度迅速升高。最高燃烧压力pZ为3000~6000kPa，温度TZ为2200~2800k·k，高压气体推动活塞从上止点运动到下止点，通过曲柄连杆机构向外输出机械能。随着活塞向下移动，气缸的容积增加，气体压力和温度逐渐降低。到达B点时，压力下降到300~500kPa，温度下降到1200~1500KK，在作功冲程中，进气门和排气门关闭，曲轴旋转180°。(5)排气冲程在排气冲程中，排气门打开，进气门仍然关闭，活塞从下止点运动到上止点，曲轴旋转180°。当排气门打开时，燃烧后的废气一方面在气缸内外的压力差下排到气缸外，另一方面通过活塞的挤压作用排到气缸外。由于排气系统的阻力，排气端R的压力略高于大气压，即PR=(1.05~1.20)P0。排气温度TR=900~1100K.当活塞运动到上止点时，燃烧室中仍有一定体积的废气无法排出。这部分废气称为残余废气。

1.柴油机与汽油机在可燃混和气形成方式与点火方式上有何不 同？ 它们所用的压缩比为何不一样？

做功时，汽缸内的气体温度会下降。

一，柴油机运行原理：

柴油机在进气行程中吸入的是纯空气。在压缩行程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。由于柴油机压缩比高（一般为16-22），所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5-4.5MPa，同时温度高达750-1000K（而汽油机在此时的混合气压力会为0.6-1.2MPa，温度达600-700K），大大超过柴油的自燃温度。因此柴油在喷入气缸后，在很短时间内与空气混合后便立即自行发火燃烧。气缸内的气压急速上升到6-9MPa，温度也升到2000-2500K。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功，废气同样经排气管排入大气中。(工作原理摘抄自网络)

二，通过原理可以了解到，做功时，汽缸内的气体是急剧膨胀的。

三，气体膨胀时，气体分子间碰撞减少，由摩擦生热引起的内能下降，外在表现为气体温度下降。

柴油机在进气行程吸入的是纯空气，在压缩行程接近终了时，柴油机油泵将油压提高到 10-15MP 以上，通过喷油器喷入气缸，在很短的时间内与压缩后的高温空气混合形成可燃混合气。柴油机的点火方式靠压缩空气终了时空气温度升高，大大超过了柴油机的自然温度，使混合气体燃烧。汽油机将空气与燃料先在汽缸外部的化油器中进行混合，形成可燃混和气后吸入汽缸。汽油机的点火方式是装在汽缸盖上的火花塞发出电火花，点燃被压缩的可燃混和气。汽油机的压缩比是为了使发动机的效率高，而柴油机的压缩比是为了使混合气自燃。