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柴油发动机的结构是否不同,以便它们具有更高的行程容积?(行程更长,燃烧室更小等)是不是因为它们的设计不同而且体积更大?
是。
让我们以不同的方式提出我的问题:您需要更改引擎中的部件以创建一定的压缩比?哪些结构因素对压缩比有影响?
顾名思义,压缩比是下死点和上死点之间的腔室容积之间的比率。增加比率需要非常基本的变化:更长的行程和/或更小的燃烧室。另一个警告是,在柴油机上施加在活塞上的力,其杆,曲轴和轴承更高,因此这些部件更重,更坚固。出于这个原因,柴油机和汽油发动机是分开设计的,没有基本组件,而且很难将它们转换成另一个。
增加现有发动机压缩比的最常用方法是撇去头部 - 即“降低燃烧室内的天花板”。不幸的是,当它处于最高位置时,所有安装在头部(火花塞和可能的阀门)的东西都更靠近活塞,因此在活塞开始接触不应该接触的东西之前,你的撇取空间非常有限。
另一个问题是现代发动机中的燃烧室的形状经过精心设计,以实现良好的火焰传播和均匀燃烧。因此,虽然理论上可以设计一个简单的腔室插入件只是占据一定的体积,因此增加压缩比,它会完全弄乱燃烧(甚至没有提到它会失去和破坏发动机的可能性)。
在所有这些“为什么不可能”的原因之后,这里有一件事可以并且实际上已经完成:因为压缩仅在所有阀门关闭后开始,您可以通过延迟进气阀的关闭来降低压缩。因此,在“压缩”冲程的第一部分中,空气被排出回进气歧管(因此实际上不会发生压缩),然后阀门关闭,并且只有冲程的剩余部分实际上压缩。这种技巧用于所谓的“阿特金森循环”发动机,以低功率成本实现更好的燃油效率,例如在普锐斯。(额外的效率来自动力冲程比压缩冲程长,而不是降低压缩比。)
底线:通过改变进气门正时,您可以将压缩比几乎一直降低到1:1。
非常高的压缩导致燃料 - 空气混合物的自燃。在柴油发动机的情况下,这种自燃是期望的并且是概念的一部分。在汽油发动机的情况下,自燃不是设计的一部分,因此是有害的。
一些影响压缩比的方法。
气缸长度/直径比的限制因素是当行程太长时连杆接触气缸壁。使用十字头时可以防止这种情况。
您询问
为什么柴油发动机的压缩比高于汽油发动机?
回答
因为压缩用于点燃空气燃料混合物并且被描述为均质充量压缩点火。柴油发动机不使用火花塞,必须使用压缩以启动燃烧过程。
当空气和燃料充量被活塞压缩在其上冲程上时。气缸内的热量被压缩到较小的区域,并且由于热量被压缩到较小的区域,温度升高。 这里描述了来自压缩的热量。
一旦压缩空气燃料比的温度达到点火点,就会发生均匀充量压缩点火。这个点火点是当空气燃料充电点燃并且能量释放驱动活塞倒退时,这是柴油发动机的独特属性。
根据高中物理和化学,压缩气体会升高其温度:如果你足够快地压缩它,温度将上升到足以点燃某些气体。现在你问自己“但柴油是一种液体,而不是一种气体,所以这个人在说什么呢?” 柴油发动机上的喷射器是强大的,并且将柴油燃料喷射到气缸中,使其蒸发,并且与其喷射的空气一起成为气体的所有目的和用途。事实上,如果你在运行时持有柴油喷射器,燃油喷雾会撕裂你的皮肤。寒冷的天气抑制了柴油的燃烧,这就是柴油发动机有“电热塞”的原因:它们使汽缸升温,以抵消起动时的低温。它们自动开启:仪表板上的图标亮起表示它们正在被使用,然后在发动机启动时熄灭。在70年代有一个大众商业广告显示一个人在兔子的引擎盖下的实验室外套,抛出分配器帽,转子,火花塞,插头线等。一加仑柴油比一加仑有更多的潜在能量汽油