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_柴油机在压缩冲程中汽缸中的气体

2024-07-22 17:09:51

1.气缸的活动原理？

2.发动机的工作原理

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？

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。

气缸的活动原理？

(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。

发动机的工作原理

一、四行程汽油发动机工作原理

发动机工作须经过进气，把可燃混合气(或新鲜空气)引入气缸；然后将进入气缸的可燃混合气压缩，压缩接近终点时点燃可燃混合气；可燃混合气着火燃烧，膨胀推动活塞下行实现对外作功；最后排出燃烧后的废气。进气、压缩、作功、排气四个过程。把这四个过程叫做发动机的一个工作循环，工作循环不断地重复，就实现了能量转换，使发动机能够连续运转。

1、进气行程

活塞在曲轴带动下从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门打开。随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，在气缸内形成一定的真空度，空气和汽油混合物通过进气门被吸入气缸，并在气缸内进一步形成可燃混合气。

2、压缩行程：

进气结束终了，曲轴继续旋转，带动活塞从下止点向上止点运动，这时进、排气门均关闭，气缸内成为封闭容积，随着活塞移动，气缸容积不断减小，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。

3、做功行程;

做功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点(即点火提前角)位置时，安装在气缸盖上的火花塞产生电火花，点燃可燃混合气，火焰迅速传遍整个燃烧室，同时放出大量的热能。燃烧气体的体积急剧膨胀，温度和压力急剧升高，最高压力可达3.0～6.5MPa，最高温度可达2200～2800K，高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点移动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械能，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外做功。随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度逐渐降低，当活塞运动到下止点时，做功行程结束，气体压力降低到0.35～0.5MPa，气体温度降低到1200～1500K。

4、排气行程：

可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进气行程。排气行程开始时，排气门开启，进气门仍然关闭，曲轴通过连杆带动活塞由下止点向上止点运动时，此时废气在自身生剩余压力和在活塞的推动下，经排气门排出气缸之外。活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。

受排气阻力的影响，排气终止时，气体压力仍高于大气压力，约为0.105～0.12MPa，温度约为900～1100K。

曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。可见四行程汽油机经过进气、压缩、作功、排气四个行程完成一个工作循环，这期间活塞在上、下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。

实际汽油机的进气过程中，进气门打开。在排气行程中，是排气门早于下止点开启，迟于上止点关闭。

进气门早开晚关的目的是为了增加进入气缸的混合气量，排气门早开晚关的目的是为了减少气缸内的残余废气量。减少残余废气量，会相应增加进气量。

二、四行程柴油机的工作原理

四行程柴油机和四行程汽油机的工作过程一样，每一个工作循环同样包括进气、压缩、作功和排气四个行程，但由于柴油机使用的燃料是柴油，柴油与汽油有较大的差别，柴油粘度大，不易蒸发，自燃温度低，故可燃混合气的形成，着火方式，燃烧过程以及气体温度压力的变化都和汽油机不同.四冲程柴油机工作原理如下：

1、进气冲程　与汽油机相比，进入柴油机汽缸的不是可燃混合气而是纯空气。进气行程结束时，气体压力为80 -90kpa，温度为310-350K。

2、压缩冲程压缩的是纯空气，由于柴油机压缩比大，压缩终了时气体的温度和压力比汽油机高。压力约为3000-5000kpa,温度约为800-1000k。

3、做工冲程压缩行程结束，高压柴油经喷油器呈雾状喷入汽缸，迅速汽化并与空气形成混合气。由于压缩终了汽缸内温度远高于柴油的自然温度(500K左右)柴油立即自行着火燃烧。因此，柴油机没有点火系统。燃烧最高压力为5000-10000kpa，最高温度约为1800-2200K。

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？