题目：汽油机柴油机结构及工作原理简介学院：信息电子技术学院
班级：工学08-IV类三班
姓名：李军鑫学号：*****640305
姓名：刘磊学号：*****640303
姓名：李林川学号：*****640311
汽油机柴油机结构及工作原理简介
摘要：将内能转化成动能的机构称之为发动机，汽车发动机的形式主要是以气缸和活塞作为转换机构的内燃机。发动机是一部由许多结构和系统组成的复杂机器，其结构型式多种多样，但由于基本工作原理相同，所以其基
本结构也就大同小异。根据燃料以及点火形式的不同可分为汽油机或柴油机。
关键词：汽油机柴油机工作原理异同优缺
说到发动机原理，很多人会脱口而出：四冲程发动机分为吸入、压缩、
工作和排气。汽油机进气混合物，然后压缩第一个检查点，火花塞点燃的火
焰混合，燃烧推动活塞下止点，然后排放废气；柴油发动机的区别在于它是
吸入纯空气，与燃料注入压缩热空气点燃工作。
但是我们有没有质疑过为什么汽油发动机有火花塞？柴油为什么不能喷
汽油？为什么柴油发动机更强大，更省油，但不理想？本文比较了汽油机与
柴油机的工作原理。
从表面上看，两种热机在进气和燃油点火的意思上都有区别，而它是燃烧油、动力，但在活塞的顶部出现燃烧，发生在几毫秒内两台机器有不同的特性。这是奥托循环和柴油循环的区别。
两个循环的工序
我们先说奥托循环，p代表缸内压力，v代表缸内容积，A-B吸气冲程，活塞向下吸气，此时燃气的压强几乎保持不变；B-C绝热压缩冲程，活塞向上运动压缩，使气体压强增加，这时活塞对气体做功，消耗了机械能，增加了气
体的内能（温度升高）；C-D等容燃烧过程，气体突然燃烧，压强激增，在这瞬间体积还来不及变化，所以可把它看作是等容变化，D-E绝热做功冲程，气体压强增加后作绝热膨胀推动活塞向下做功，同时消耗本身的内能转变为机
械功，压强逐渐减小；E-B等容排气过程，做功冲程终了时，排气阀开放，气体压强突然降低而体积还来不及变化；B-A排气冲程，活塞由于惯性作用继续向上运动，同时排除废气，这时压强不变。
而作为等压燃烧的狄赛尔循环，C-D-E为做功冲程。第一阶段C-D为等压燃烧过程，柴油正在燃烧中，活塞在一定的压强下移动压强不变而容积增加，燃油一边推动活塞做功一边燃烧，D-E为绝热做功冲程。其他阶段同上。当然， p-v曲线是一种理想状态，实际工况有一定的差异，而作为乘用车的高速柴油机介于两种循环之间，燃烧过程分两个阶段，前半程为等容燃烧，后半
程为等压燃烧，满足高转速同时也沿袭经典柴油机的特点。
汽油机结构与工作原理
汽油发动机（G asoli ne Engine）是以汽油作为燃料，将内能转化成动能的的发动机。由于汽油粘性小，蒸发快，可以用汽油喷射系统将汽油喷入气缸，经过压缩达到一定的温度和压力后，用火花塞点燃，使气体膨胀做功。汽油机的特点是转速高、结构简单、质量轻、造价低廉、运转平稳、使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用。
发动机是将化学能转化为机械能的机器，它的转化过程实际上就是工作循环的过程，简单来说就是是通过燃烧气缸内的燃料，产生动能，驱动发动机气缸内的活塞往复的运动，由此带动连在活塞上的连杆和与连杆相连的曲柄，围绕曲轴中心作往复的圆周运动，而输出动力的。
四冲程汽油机的工作过程是一个复杂的过程，它由进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个行程（冲程）组成。
进气行程
此时，活塞被曲轴带动由上止点向下上止点移动，同时，进气门开启，排气门关闭。当活塞由上止点向下止点移动时，活塞上方的容积增大，气缸内的气体压力下降，形成一定的真空度。由于进气门开启，气缸与进气管相通，混合气被吸入气缸。当活塞移动到下止点时，气缸内充满了新鲜混合气以及上一个工作循环未排出的废气。
压缩行程
活塞由下止点移动到上止点，进排气门关闭。曲轴在飞轮等惯性力的作用下带动旋转，通过连杆推动活塞向上移动，气缸内气体容积逐渐减小，气体被压缩，气缸内的混合气压力与温度随着升高。
作功行程
此时，进排气门同时关闭，火花塞点火，混合气剧烈燃烧，气缸内的温度、压力急剧上升，高温、高压气体推动活塞向下移动，通过连杆带动曲轴旋转。在发动机工作的四个行程中，只有这个在行程才实现热能转化为机械能，所以，这个行程又称为作功行程。
排气行程
此时，排气门打开，活塞从下止点移动到上止点，废气随着活塞的上行，被排出气缸。由于排气系统有阻力，且燃烧室也占有一定的容积，所以在排气终了地，不可能将废气排净，这部分留下来的废气称为残余废气。残余废气不仅影响充气，对燃烧也有不良影响。
排气行程结束时，活塞又回到了上止点。也就完成了一个工作循环。随后，曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转，开始下一个循环。如此周而复始，发动机就不断地运转起来。
柴油机结构及工作原理
柴油发动机柴油机的主要机构组件一般包括：机体、曲柄连杆机构、配气机构、燃油系统、润滑系统、冷却系统、电器系统。1、机体：是柴油机的骨架，由它来支撑和安装其它部件，包括：缸体、缸套、缸盖、缸垫、油底壳、飞轮壳、正时齿轮壳、前后脚。2、曲柄连杆机构：是柴油机的主要运动件，它可以把燃料燃烧产生的能量，通过活塞，活塞销，连杆，曲轴、飞轮转变成机械能传出去。包括曲轴、连杆、活
塞、活塞销、活塞销卡簧、活塞销衬套、活塞环、主轴瓦、连杆瓦、止推轴承、曲轴前后油封、飞轮、减震器等。
3、配气机构：是定时把进、排气门开启和关闭。包括正时齿轮、凸轮轴、挺
座、顶杆、摇臂、气门、气门弹簧、气门座圈、气门导管、气门锁块、进排
气管、空气滤清器、消音器、增压器等。4、燃油供给系：是按柴油机的需要，定时、定量的把柴油供给燃烧室燃烧。包括柴油箱、输油管、柴油滤清器、喷油泵、喷油器等。5、润滑系：是把润滑油供给各运动摩擦副，包括机油泵、机油滤清器、调压阀、管路、仪表、机油冷却器等。6、冷却系：是把柴油机工作时产生的热量散发给大气。包括水箱、水泵、风扇、水管、节温器、水滤器、风扇皮带、水温表等。7、电器：是启动、照明、监测、操作的辅助设备。包括发电机、启动马达、电瓶、继电器、开关、线路等。
普通柴油机的是由发动机凸轮轴驱动，借助于高压油泵将柴油输送到各
缸燃油室。这种供油方式要随发动机转速的变化而变化，做不到各种转速下的最佳供油量。而现在已经愈来愈普遍采用的电控柴油机的共轨喷射式系统可
以较好解决了这个问题。共轨喷射式供油系统由高压油泵、公共供油管、喷油器、电控单元（ECU）和
一些管道压力传感器组成，系统中的每一个喷油器通过各自的高压油管与公共供油管相连，公共供油管对喷油器起到液力蓄压
作用。工作时，高压油泵以高压将燃油输送到公共供油管，高压油泵、压力
传感器和E CU组成闭环工作，对公共供油管内的油压实现精确控制，彻底改变了供油压力随发动机转速变化的现象。其主要特点有以下三个方面：1．喷油正时与燃油计量完全分开，喷油压力和喷油过程由E C U适时控制。2．可依据发动机工作状况去调整各缸喷油压力，喷油始点、持续时间，从而
追求喷油的最佳控制点。3．能实现很高的喷油压力，并能实现柴油的预喷射。
柴油其实比汽油更容易引燃
汽油机与柴油机长期共存的理由，就是是因为有汽油和柴油两种燃料的
存在，从而存在两种能把不同燃料充分发挥特性的内燃机。这看似废话，却也验证了那句“存在即是合理”。
汽油和柴油，都是由成分为碳和氢两种元素的烃类化合物组成的。汽油是由5-9个碳分子的烃类组成，而组成柴油的烃类的碳原子数则有10-20个，由于汽油分子比柴油要小，所以汽油的挥发性更好，燃烧速度也更快，但长链
结构的柴油更容易被氧化，所以柴油自燃点要低于汽油。
柴油比汽油更容易引燃？看起来很难以理解，但这是事实。我们把烃类
比作很常见的木头，那么汽油就好比一堆木屑，可以被吹散在空气中慢慢飘落，而柴油则好像牙签，怎样扔起来都会做自由落体运动；木屑用火柴很难
点燃，但牙签很容易被点燃；但把木屑扔在火堆中，瞬间就化成一团火，而
牙签至少可以烧几秒。
汽油机和柴油机优劣分析
汽油机内混合气体点燃后，瞬间燃烧，并爆发出能量，所以可以在单位
时间内可以多次重复该循环，用高转速输出高功率，因而很小的体积，轻盈
的体重，就能拥有较高性能和更快的响应速度，宽泛的转速区间也能够带来
更好的操控感觉。但汽油机的压缩比往往只有柴油机的一半，做功行程时缸
内温度和压力比柴油机低很多，所以热效率比较低，也就是俗称的“费油”。
柴油机喷入燃料后，燃烧需要一定的时间，所以适合较低转速下让燃油
充分燃烧以带来大扭矩，而为了对抗气缸内高压和大扭矩，柴油机的汽缸和
活塞的连杆等零件都要比汽油机强壮，所以较汽油机更笨重。但也正是柴油
机因为高压缩比低转速的特性，能把热量更好的转化成动能，所以柴油机有着更好的热效率，也就是更好的油耗表现。这就是通常轿车和赛车使用汽油
机，而公交车、卡车等大型车辆使用柴油机的原因。
柴油机现状
随着技术的发展，柴油机在平顺性和体积上都有很大改善，高强度的铝
制缸体制造工艺，减轻了发动机的重量；废气后处理与颗粒物回收有效降低
尾气污染；燃油高压共轨喷射以及较低压缩比（相对于传统柴油机）有效抑
制噪声；平衡轴的应用提升了平顺性；VGT可变截面涡轮和中冷器提升了发动机功率，众多优良的设计逐渐装备于乘用车之上（点击进入：高效强劲环保乘用车柴油机技术浅析），让柴油机有了可以和汽油
机竞争的资本，而其较低
的碳排放以及出的低速扭矩，被众多SUV甚至轿车所接受。
在欧洲，柴油车在乘用车中的比重已经达到40%，而国内柴油机主要搭配在SUV车型当中，就在最近，国产自主品牌柴油轿车也已经上市。但目前国内的柴油品质还不够好，导致柴油机在国内未被重视。主要问题在于十六烷
值不够高（燃烧性不好），硫含量过高（损害发动机零部件增加尾气污
染），多环芳香烃过多（也就是杂质过多，燃烧不好会结焦积碳）等，假如
中国柴油的品质可以提升的话，相信在飞涨的油价和日益恶化的环境面前，
国人也会逐渐接受柴油车。
汽油机现状
以福特为例，福特Kuga在欧洲市场提供两种动力选择，其中包括一台1.6升EcoB oost涡轮增压发动机，最大输出功率为175马力；另一台则是2.0升TDCi柴油发动机。据估计，引入国内的福特Kuga将采用1.6
L和2.0升Eco B o ost涡轮增压发动机。采用EcoB oost技术的4缸和6缸发动机兼具涡轮增压和燃油直喷两种技术。相比更为昂贵的混合动力与柴油发动机，EcoBoost技术建立在现今广泛使用的汽油发动机上，通过改进，使其在无损驾驶性能的前提下提高燃油经济性并降低排放。汽油机所采用的新技术燃油电子喷射相比于过去采用的化油器，燃油电子喷射系统可以的燃油计量精确度上有较大幅度的提高。因此，采用电子控制燃油喷射的汽油机，其经济性和动力
性有很大的提高，使对混合气浓度要求的三效催化转化器降低排放成为可能。
内燃机的发展带动汽车的发展，伴随汽车产销量快速增长而来的是大气
污染和石油消耗。无疑，先进的发动机技术将在汽车节能、环保技术开发中
起着关键的决定性的作用。近 20 年来, 面对世界石油资源日趋枯竭给社会发展带来的压力, 面对汽车保有量急剧增长对环境的影响, 世界汽车界不停地在寻实现汽车工业可持续发展的解决方法。汽油机与柴油机不管是孰强
孰弱，只要在将来能跟进的对我们更加有利的话，它们的发展都是我们应该
去研究和探索的。
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