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初三物理:柴油机和汽油机的优缺点!四冲程柴油机构造、工作原理与特点

初三物理同步视频第十四章《内能的利用》第一节《热机》

上次和大家一起感受了汽油机的工作原理，汽油机脾气还挺暴躁，尤其在压缩的时候一个小火星就把动力输出来了，其实柴油机更暴躁，它都不用别人煽风点火。

四冲程柴油机和四冲程汽油机一样，每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程。

但由于柴油的粘度比汽油大，不易蒸发，且自燃温度又比汽油低，所以可燃混合气的形成及点火方式与汽油机有很大区别。

上图是四冲程柴油机的示意图。看着跟汽油机的没有什么区别，但是图例少了火花塞，多了喷油器。

柴油机在进气行程中吸入的是纯空气（汽油机吸入的是什么？答案在文尾），在压缩行程快结束活塞快到上止点的时候，喷油泵通过增压将油压提高到10Mpa以上，再通过图中的喷油器高压喷射出来，柴油瞬间分散成数以百万计的细小油雾喷入气缸，在极短的时间内和压缩后的高温高压空气混合，形成可燃混合气，也就是说，柴油机是在气缸内形成混合气。

混合气形成的同时活塞到达上止点，此时缸内的气压可以达到6-9Mpa，温度可以在2000k-2500k，远远超过了柴油的自燃温度，有温度有空气瞬间发生燃烧，连点火都省了，在燃烧的高温高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴做功输出动力，废气同样通过排气门排出气缸。

柴油机的优点：压缩比高，燃油消耗率平均比汽油机低30%左右，燃油经济性比较好且柴油机无需电气和点火系统，这方面的故障自然就没有。

柴油机的缺点：转速低，一般的柴油机最高转速在2500-3000r/min左右，质量大，制造和维修费用高（对 喷油泵和喷油器的加工精度要求很高）。不过随着技术的发展，这些问题也在逐步克服，目前也有一些轿车应用柴油机，其最高转速可达到5000r/min以上。

爬过了长城才知道什么叫好汉子，了解了柴油机才知道什么叫暴脾气，对比才知道，还是汽油机温柔。

汽油机的优点：转速高，普遍可以达到5000-6000r/min，甚至更高，质量小，噪音小，启动容易，制造和维修成本低。

汽油机的缺点：燃油消耗率高，经济性差。电子系统相对角度，故障点较多。

其实不论是汽油机还是柴油机，从四冲程的工作循环我们可以看出来只有一个行程是做功的，其他三个行程都是消耗动力为这个行程做准备。

对于单缸发动机，使曲轴旋转的动力仅来自做功行程的能量输出，其余三个行程是靠贮存能量的飞轮惯性维持转动，显然做功的时候曲轴的转速要比其他三个行程转速快，它们之间的转速是不均匀的，所以发动机就会抖得厉害工作不平稳，而多缸发动机就会弥补一些这方面的不足。如果多缸发动机发生抖动严重，加油无力，那么有可能就是某个缸的点火、燃烧不正常，维修师傅管这种情况叫做缺缸。

上文答案：普通汽油机的混合气是在进气歧管里形成的，气缸吸入的直接是混合气。缸内直喷汽油机与柴油机类似，将空气吸入气缸然后在气缸内喷油形成混合气再用火花塞点燃，这样做温度压力更高压缩比会提高些。

汽车课堂进行到这里，相信大家知道发动机（指四冲程汽柴油机）这家伙是怎么转来转去把燃油变动动力的了，原理知道了，想不想看看它的构造？

本文包括如下两段视频：

视频1：四冲程柴油机的构造与工作原理

视频1

视频2：四冲程柴油机的特点

视频2

柴油机的构造和汽油相似，但是柴油机是通过压缩空气直接点燃柴油，上方不需要设置火花塞，而有一个喷油嘴。

柴油机的工作过程，也包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程。在吸气冲程吸入的只有空气。

在压缩冲程中，活塞把空气压缩得非常小，使得空气的温度很高。

压缩冲程结束时，汽缸内空气的温度已经超过了柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到空气立刻燃烧。

在做功冲程中，燃烧放出的热使得气体的压强和温度急剧升高，从而推动活塞对外做功。

在排气冲程中，曲轴推动活塞向上运动，把产生的废气排出汽缸。