为什么柴油机比汽油机热效率高潘承孝是汽车和内燃机专家,中国内燃机和汽车工程教育的奠基人之一,潘先生曾于1912-1915年就读于北京汇文中学,后从事教育70余年,培养出一大批国内外知名的内燃机专家、学者,为祖国的内燃机领域研究和汽车工业发展奠定了基础。在学习中,同学们经常会问到,为什么柴油机比汽油机热效率高?要搞清楚这个问题的答案,我们先要弄明白影响内燃机热效率的关键因素-压缩比内燃机的活塞在汽缸里做往复运动时,活塞顶部离开汽缸盖最近时的位置,叫作上止点;活塞顶部离开汽缸盖最远时的位置,叫作下止点。上、下止点的距离叫作活塞行程,简称冲程。活塞在下止点时,活塞上面的空间叫作“汽缸总容积”;活塞在上止点时,活塞上面的空间叫作“燃烧室容积”;汽缸总容积与燃烧室容积的比值叫作“压缩比”。
压缩比表示空气(或燃料混合物)在汽缸中被压缩的程度。压缩比越大,汽缸内气体压缩后的压强越大,温度越高。压缩比是内燃机的主要技术规格之一,汽油机和柴油机的压缩比是不同的,例如:上海生产的165型汽油机的压缩比是6,压缩终了时的压强约为106Pa,温度可达到430℃;东风195型柴油机的压缩比是20,压缩终了时的压强约3×106Pa-4×106Pa,温度可达到500℃-700℃。一般来说压缩比越大,热机效率就越高。
在汽油机里,吸入汽缸内的是燃料混合物,由汽化器把空气和汽油按一定比例进行均匀混合雾化而成,燃料混合物被压缩后,用火花塞点火引爆。汽油机的压缩比在5-8之间,不能任意提高。因为压缩比过大,压缩终了时的气体温度太高,密度太大,使点火时气体的燃烧太剧烈,会造成某一局部压力增长太快,对汽缸和活塞产生巨大的冲击力,发出很大的响声和震动,这种现象叫作“爆震”,发生爆震不仅对机件保养不利,而且会使汽油机输出的功率显著降低。
柴油机的点火方式与汽油机不同,当压缩冲程快结束前,由喷油嘴喷出雾状柴油,会自动着火,由于柴油机汽缸里压缩的只是纯空气,没有“爆震”问题,提高压缩比不受此限制。但由于汽缸、活塞等部件能承受的压力限制,柴油机的压缩比也不能过大,通常限制在12-20之间,因此与汽油机相比,柴油机的热机效率会更高一些。
请根据上述材料、回答下列问题: