船舶柴油机概述
船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机是一种内燃机，主要用于推动船只的动力装置。
它是通过将柴油燃料与空气混合并在高温高压条件下燃烧，将化学能转化为机械能来实现推动船只的目的。
下面将详细介绍船舶柴油机的工作原理。
1. 压缩冲程（压缩行程）：当活塞下行时，柴油机的气缸内的空气被压缩，使气缸内的压力和温度升高。
这一过程是通过曲轴的旋转来完成的。
在压缩冲程中，气缸内的空气逐渐被压缩，使其体积减小，压力和温度逐渐升高。
2. 燃油喷射：在压缩冲程结束时，燃油喷射系统将精确计量的柴油燃料喷入气缸内。
燃油喷射系统通常由高压燃油泵、喷油嘴和喷油控制器组成。
喷油嘴会将燃油以高压喷入气缸内，形成一个可燃的燃料雾化云。
3. 燃烧冲程：当燃油喷射到气缸内时，它会与高温高压的空气混合，形成一个可燃的混合气体。
然后，喷油控制器会引发火花，点燃混合气体，从而引发燃烧反应。
燃烧过程中，燃料的能量被释放，高温高压的气体推动活塞向下运动，产生机械能。
4. 排气冲程：在燃烧冲程结束后，活塞开始向上运动，将燃烧产生的废气排出气缸。
废气通过排气门进入排气管，并被排出船舶外部。
5. 重复循环：完成一次工作循环后，曲轴再次旋转，活塞再次进行压缩冲程，开始下一个工作循环。
船舶柴油机通常采用四冲程循环，即压缩冲程、燃油喷射、燃烧冲程和排气冲程。
船舶柴油机的工作原理可以总结为压缩冲程、燃油喷射、燃烧冲程和排气冲程四个过程，通过这些过程将化学能转化为机械能，推动船只前进。
船舶柴油机具有高效率、高可靠性和较低的燃料消耗等优点，因此被广泛应用于船舶工业。
船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机的工作原理船舶柴油机是船舶主要的动力装置，它利用柴油燃烧产生的高温高压气体推动活塞运动，从而驱动船舶前进。
以下是船舶柴油机的工作原理的详细介绍。
1. 原理概述船舶柴油机采用内燃机工作原理，即通过燃烧柴油燃料来产生高温高压气体，从而驱动活塞运动，完成能量转换。
具体来说，船舶柴油机的工作原理包括进气、压缩、燃烧和排气四个过程。
2. 进气过程船舶柴油机的进气过程是指空气通过进气道进入气缸内的过程。
进气道通常通过进气阀门控制，进气阀门开启时，活塞下行，气缸内形成负压，外界空气通过进气道进入气缸内。
进气道通常设置有空气滤清器，以防止灰尘和杂质进入气缸。
3. 压缩过程进气过程完成后，进气阀门关闭，活塞开始上行，将进入气缸内的空气进行压缩。
在压缩过程中，柴油燃料被喷射到气缸内，形成可燃气体。
柴油燃料通常通过喷油器喷射到气缸内，喷油器的喷油量和喷油时机由控制系统控制。
4. 燃烧过程当活塞上行到达顶点时，柴油燃料已经被压缩到一定的温度和压力，此时喷油器喷出的燃料会被点火器点燃。
点火器通常采用高压电弧点火或压燃式点火。
点燃后的燃料迅速燃烧，产生高温高压气体，推动活塞下行。
燃烧产生的高温高压气体将推动曲轴转动，从而输出动力。
5. 排气过程当活塞下行到达底点时，排气阀门开启，燃烧产生的废气通过排气道排出气缸。
排气道通常设置有消声器，以降低排气噪音。
排气过程完成后，活塞开始上行，进入下一个工作循环。
6. 控制系统船舶柴油机的工作原理离不开控制系统的支持。
控制系统通常包括喷油系统、点火系统和进气系统等。
喷油系统负责控制喷油量和喷油时机，点火系统负责点燃燃料，进气系统负责控制进气阀门的开闭。
这些系统通过传感器和控制器的协调工作，确保柴油机的正常运行。
总结：船舶柴油机的工作原理包括进气、压缩、燃烧和排气四个过程。
在进气过程中，空气通过进气道进入气缸；在压缩过程中，柴油燃料被喷射到气缸内进行压缩；在燃烧过程中，燃料被点火器点燃，产生高温高压气体推动活塞运动；在排气过程中，废气通过排气道排出气缸。
船舶柴油机的基本知识
冒黑烟
如果柴油机冒黑烟，可能是燃油 供应过多或空气供应不足。应检 查燃油供应系统和空气供应系统， 调整相关参数，使燃油和空气混 合比适当。
04
船舶柴油机的未来发展
高效能柴油机
高效能柴油机是指通过改进柴油机设计和制造工艺，提高柴油机的热效率和功率密度，从而降低燃油 消耗和减少温室气体排放的柴油机。
当需要停止柴油机时，应先逐渐降低转速， 然后关闭燃油供应，待机器完全停止运转后， 关闭电源。在停车过程中，应确保柴油机冷 却，避免突然停车导致机器过热。
运行和维护注意事项
监控运行状态
在柴油机运行过程中，应密切关注机器的运转状态、油温、水温、排气颜色等参数，确 保机器正常运转。
定期维护
为确保船舶柴油机的正常运行，应定期进行维护保养，包括更换润滑油、清洗滤清器等。 同时，应定期检查机器的各部件是否正常，预防潜在故障的发生。
高效能柴油机采用了一系列先进技术，如高压喷射、增压中冷、废气再循环等，以优化燃烧过程和提高 燃油利用率。
高效能柴油机在船舶动力领域具有广阔的应用前景，能够显著降低船舶运营成本和碳排放，提高船舶运 输的可持续性。
低排放柴油机
低排放柴油机是指通过采用清洁燃烧技术，降低柴油机废气中污染物排放 的柴油机。
船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机的工作原理基于热力学原 理，通过柴油在气缸内的燃烧产生高 温高压气体，推动活塞往复运动，进 而带动曲轴转动，最终输出机械能。
柴油机工作循环包括进气、压缩、燃 烧、膨胀和排气五个过程，通过精密 设计的机构和控制系统，实现连续不 断的运转。
船舶柴油机的种类和特点
船舶柴油机按照转速和用途可以分为低速、中速和高速柴油机，每种柴油机有其特定的应用场景和特 点。
第二章 船舶柴油机概述
第二章船舶柴油机概述（样章）【学习目标】掌握船舶柴油机的概念、基本组成、常用名词、基本工作原理、定时图、分类及型号。
第一节柴油机基本概念及应用一、柴油机的基本概念将热能转变为机械能的动力机械称为热力发动机，简称热机。
热机中的热能是通过燃料燃烧获得的，若燃料燃烧产生的热能发生在转变机械能的机器外部的热机，称为外燃机，汽轮机、蒸汽机属于内燃机；若燃料燃烧产生的热能发生在转变机械能的机器内部的热机，称为内燃机，柴油机、汽油机和煤气机属于内燃机。
柴油机是一种以柴油为燃料的压燃式往复运动内燃机。
柴油机是靠压缩发火的，这是区别于其他内燃机的本质特征。
柴油机如图1-1所示。
图1-1 柴油机二、柴油机的优缺点1、柴油机的优点（1）经济性好，燃油费用低；（2）功率范围大，适用领域广；（3）启动迅速、加速性能好、操作简便；（4）结构紧凑、尺寸小、重量轻；（5）可靠性好、寿命长、维修方便。
2、柴油机的缺点（1）机身振动大；（2）噪声较大；（3）某些部件承受高温、高压作用。
三、柴油机在船舶上的应用1、柴油机用作船舶主机利用柴油机输出的机械能驱动螺旋桨旋转，使螺旋桨产生推力，推进船舶航行。
对于中、高速柴油机，必须通过齿轮箱来减速和换向（螺旋桨正反转）。
2、柴油机用作船舶副机在有些内河船舶上，柴油机还可用作副机，如利用小型柴油机作为发电原动机，驱动发电机发电，为船舶辅助供电，如图1-2所示。
图1-2 柴油机用作发电原动机第二节柴油机基本组成及常用名词一、柴油机的基本组成柴油机由主要固定部件、主要运动部件和主要工作系统三大部分组成，如图1-3所示。
主要固定部件包括气缸盖、机体、气缸套、机座（油底壳）、主轴承等；主要运动部件包括活塞组件、连杆组件和曲轴飞轮组件；主要工作系统包括配气系统、燃油系统、润滑系统、冷却系统和操纵系统（起动、调速和换向）。
图1-3 柴油机基本组成二、柴油机常用名词柴油机常用名词如图1-4所示。
图1-4 柴油机常用名词柴油机常用名词的含义见表1-1。
1第一章船舶柴油机概述
第二次世界大战到20世纪50年代中后期，柴油机在此期间完 成了大缸径、焊接结构、废气涡轮增压以及使用劣质燃油等 四项重大技术成果，并逐步发展了船用低速柴油机系列。 废气涡轮增压技术在船用二冲程柴油机上的成功使用是船用 低速柴油机发展中的重要里程碑；是船用低速柴油机的第一 次飞跃，在与蒸汽动力装置的竞争中柴油机逐渐取得了领先 地位。 从20世纪60年代到70年代船用低速柴油机进入了黄金时期， 船用低速柴油机的性能参数大致范围为缸径D=600~1050mm； 行程S=1 000~1800mm，单缸有效功率达3000kW，单机组 达36000kW，耗油率为210g/kW· h，有效热效为40％。发展 顺序是增大机组功率，提高可靠性，提高经济性。 20世纪70年代的两次能源危机。石油产品价格大幅度上涨使 船舶柴油机的燃油费用支出一跃占总营运成本的40%~50%； 降低柴油机的燃油支出费用、提高柴油机经济性已成为第一 要求。 70年代末到80年代，各类柴油机均采用多种节能措施 降低油耗率，努力提高柴油机的有效热效率；
课时分配 7 9 6 10 10 8 10 5 5 4 6 4
先修课程 《工程热力学与传热学》、《流体力学》、 《工程力学》、《轮机工程材料》、《机械设 计基础》 教 材 孙培廷：船舶柴油机. 大连海事大学出版社， 2002年2月。 主要参考书 （1）钱耀南：船舶柴油机； 大连：大连海事大 学出版社， 1999年1月。 （2）杜荣铭：船舶柴油机（轮机员培训教材）. 大连：大连海事大学出版社，1999.11.
一、船舶柴油机概述
机械设备可分为动力机械和工作机械两大类。 1、动力机械：是将其他形式的能量，如热能、电能、风能等转 化为机械能. 2、工作机械：是利用机械能来完成所需的工作。 3、热能动力装置：机械能⇔热能 4、热机：把燃料燃烧的化学能转变为热能再转变为机械能输出。 热机在工作过程中需要完成两次能量转化过程。第一次能量转化 过程是将燃料的化学能通过燃烧转化为热能。第二次能量转化过 程是将热能通过工质膨胀转化为机械能。 燃烧的条件 ：可燃物、一定的温度、助燃物。 热机分为：内燃机、外燃机。 （1）内燃机：两次能量转化过程是在同一机械设备的内部完成的 机械。有汽油机、柴油机、燃气轮机。 特点：机械能量损失小，具有较高的热效率。 1）柴油机：是以柴油为燃料的内部混合压燃式内燃机。 2）汽油机：是以汽油为燃料的外部混合点燃式内燃机。 3）燃气轮机：是以燃气为燃料点燃式内燃机。
船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机的工作原理引言概述：船舶柴油机是船舶主要的动力装置，它以柴油为燃料，通过内燃机原理将化学能转化为机械能。
本文将详细介绍船舶柴油机的工作原理，包括燃料供给系统、压缩系统、燃烧系统和排气系统。
一、燃料供给系统：1.1 燃油系统：船舶柴油机的燃油系统由燃油箱、燃油管路和燃油喷射装置组成。
燃油箱储存柴油，通过燃油泵将柴油送至燃油管路，再由喷射装置喷入燃烧室。
燃油系统需要保证燃油的供应稳定、压力适宜，以保证柴油机的正常运行。
1.2 空气供给系统：船舶柴油机的空气供给系统包括进气道、进气阀和增压器。
进气道将外部空气引入柴油机，进气阀控制空气的进出，增压器能够提高进气道中的空气压力，提高柴油机的效率。
空气供给系统需要保证足够的空气流动，以支持柴油机的燃烧过程。
1.3 冷却系统：船舶柴油机的冷却系统用于降低柴油机的温度，以保证其正常运行。
冷却系统包括水泵、散热器和冷却液。
水泵将冷却液循环输送至柴油机各个部件，散热器通过散热将冷却液中的热量散发出去。
冷却系统需要保持冷却液的循环流动，以保持柴油机的工作温度。
二、压缩系统：2.1 活塞与缸体：船舶柴油机的压缩系统由活塞和缸体组成。
活塞在缸体内往复运动，通过气门控制进入和排出缸体的气体。
活塞在上行过程中将空气压缩，增加其压力和温度。
2.2 气门系统：船舶柴油机的气门系统包括进气气门和排气气门。
进气气门控制空气的进入，排气气门控制燃烧产物的排出。
气门系统需要保证气门的开闭准确，以确保压缩系统的正常工作。
2.3 压缩比：船舶柴油机的压缩比是指活塞在下行过程中与上行过程中缸体容积的比值。
压缩比越高，压缩系统的效率越高，燃烧效果越好。
压缩比的选择需要综合考虑柴油机的功率需求和燃烧特性。
三、燃烧系统：3.1 喷油器：船舶柴油机的燃烧系统中的关键部件是喷油器。
喷油器将高压柴油喷射到燃烧室中，形成可燃混合物。
喷油器需要保证喷油的压力和喷油量准确，以保证燃烧的效果。
3.2 燃烧室：船舶柴油机的燃烧室是燃烧过程发生的地方。
第一章船舶柴油机概述PPT课件
第一章 船舶柴油机概述
本章的重点：二冲程、四冲程柴油机的工 作原理及性能比较，分类、基本概念。 本章的难点：定时圆图、各性能指标的理 解。
9
主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节
柴油机总论 柴油机热力循环和基本工作原理 柴油机的性能指标和工作参数 船用柴油机的发展
10
第一节 柴油机总论
一、柴油机的基本概念
17
B．不同的机型ε特点： ①小型高速机的ε＞大型低速机。因小型高速 机气缸尺寸小，单位容积的散热面积大，允许 提高ε以增加热效率. ②非增压机的ε＞增压机。因增压机气缸进气 压力高，压缩终点压力和温度高，燃烧最高爆 炸压力和温度比非增压机高，为了降低机械负 荷和热负荷，ε要小些。 ③四冲程机的ε＞二冲程机。 ④柴油机的ε＞汽油机。
1．周明顺.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2006 2．李斌等.主推进动力装置.人民交通出版社，2001 3．孙培廷.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2002 4．黄少竹.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2006 5.刘颖.柴油机原理.华中工学院出版社, 1984 6.蒋德明.内燃机原理.机械工业出版社，1988 7.陈大荣.船舶柴油机设计.国防工业出版社，1980 8.王永顺.船舶轮机问答：柴油机分册.人民交通出版社, 1995 9．宋汝涛等．船舶机电应用技术.中国航海学会《航海技术》 编辑部，2004
1．热机
（1）概念：把热能转换成机械能的动力机械。
（2）种类：
蒸汽机
外燃机 汽轮机 燃料燃烧在气缸外部，效率低
热机
汽油机
内燃机 柴油机
燃料燃烧在气缸内部，效率高
燃汽轮机
及煤气机
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2．柴油机
（1）概念：是一种在气缸内进行两次能量转换压缩发火 的往复式内燃机。是热效率最高的一种内燃机。
船舶柴油机概述-PPT课件
更换磨损件
油液管理
及时更换磨损严重的部件，如气缸套、活 塞环等，以保证柴油机的正常运转。
合理选用和管理柴油机油和其他润滑油， 确保油液质量和清洁度。
船舶柴油机常见故障与排除
启动困难
检查启动电路、燃油喷射系统、气缸压力等， 确保正常启动条件。
运转异常
检查燃油喷射、气缸压力、排气系统等，找 出运转异常的原因并排除。
废气处理技术
应用SCR（选择性催化还原）技术， 降低氮氧化物排放。
船舶柴油机的发展趋势
高效能
追求更高的热效率和功率密度， 降低能耗。
低排放
降低氮氧化物、硫氧化物和颗粒物 等污染物排放。
智能化
实现远程监控、故障诊断和预测性 维护等功能。
船舶柴油机的未来展望
新能源应用
探索使用燃料电池、混合动力等 新能源技术，替代传统柴油动力。
燃料缓慢燃烧的阶段， 燃烧速度逐渐减缓。
燃烧结束后的阶段，剩 余的燃料继续燃烧。
船舶柴油机的性能指标
功率
表示柴油机在单位时间内所做 的功的大小。
转速
表示柴油机曲轴每分钟的转数 。
燃油消耗率
表示柴油机每输出单位功率所 消耗的燃油量。
排放性能
表示柴油机排放的废气中污染 物的含量和种类。
03
船舶柴油机的类型与结构
船舶柴油机概述-ppt课件
• 船舶柴油机简介 • 船舶柴油机的工作原理 • 船舶柴油机的类型与结构 • 船舶柴油机的应用与维护 • 船舶柴油机的发展趋势与展望
01
船舶柴油机简介
船舶柴油机的定义与特点
总结词
船舶柴油机是一种用于船舶推进的柴油发动机，具有高功率、高效率、可靠性和耐久性等特点。
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②功率范围广。
柴油机：155~270g/KWh
③尺寸小，重量轻。
汽轮机：435~1200g/KWh
④机动性好。
燃气轮机：245~350g/KWh
⑤可直接反转。
汽油机：245~350g/KWh
⑥存在振动，轴系扭转振动和噪音。
⑦燃烧室部件工作条件恶劣，承受高温高压与冲击负荷。
3．柴油机与汽油机的区别：
第一章 船舶柴油机概述
本章的重点：二冲程、四冲程柴油机的工 作原理及性能比较，分类、基本概念。 本章的难点：定时圆图、各性能指标的理 解。
主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节
柴油机总论 柴油机热力循环和基本工作原理 柴油机的性能指标和工作参数 船用柴油机的发展
第一节 柴油机总论
一、柴油机的基本概念
C．影响ε的因素：
①连杆大小端轴承严重磨损，使活塞组件下沉。 ②十字头销（活塞销）与曲柄销严重磨损。 ③活塞顶面、缸盖底面被烧蚀或积碳，使VC改 变。 ④船用大端杆身凸缘与大端轴承座之间的调整 垫片厚度。 ⑤缸盖底面密封垫片厚度。 ⑥连杆杆身发生弯曲。
D．ε的调整方法：
(1)增加或减小连杆长度：（增加船用大端垫 片或十字头式柴油机活塞杆与十字头间平面 或与活塞裙连接面间的垫片，可使活塞组件 升高，即hc减小，从而压缩比增大）；
5．柴油机的基本结构参数
（1）上止点（T.D.C.）： （2）下止点（B.D.C.）： （3）行程：即S=2R。 （4）气缸直径：D （5）气缸工作容积Vs： （6）燃烧室容积（余隙容积）VC： （7）气缸总容积Va： （8）余隙高度： （9）压缩比e： ε=Va/ VC=（Vs+ VC）/ VC=1+ Vs/ VC
低温起动性能好，工作柔和，低温起动性能差，工作粗暴，
噪音小
噪音大
4.柴油机的基本组成（动画演示）
1）固定部件：包括气缸盖、气缸、机架、机座、主轴承、导板、 曲柄箱、贯穿螺栓等； 2）运动部件—曲柄连杆机构：活塞组件、十字头、连杆、滑块 等； 3）配气机构：凸轮与凸轮轴、凸轮轴传动机构、气阀驱动机构、 气阀机构。 4)燃油系统： 5)润滑系统： 6)冷却系统： 7)操纵系统（包括起动、换向、调速）： 8)增压系统（包括进排气管系）：
2．教学目的与要求：理解柴油机的工作原理，熟悉 典型柴油机的结构、主要部件，掌握柴油机的日常 操作、管理及维修保养方法，掌握柴油机各系统的 组成、功用及各系统部件的动作原理、调整方法及 影响柴油机运转性能的主要因素，并能根据运行中 的现象判断柴油机的工作状况，熟练而准确地处理 常见故障。
二、教材及教学参考书
10．杜荣铭.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2005 11．廖和德等．动力设备拆装.大连海事大学出版社，2006 12．吕凤明．动力设备拆装与操作.大连海事大学出版社，1999 13．赵宗雄.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2001 14．孙建波等.船机管理与故障处理.大连海事大学出版社，2002 15.钱耀南.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2003年 16.徐立华．船舶柴油机．武汉船舶职业技术学院出版社出版， 2003 17.杜荣铭，陈景杰. 船舶柴油机试题解答.大连海事大学出版社， 2000年
1．周明顺.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2006 2．李斌等.主推进动力装置.人民交通出版社，2001 3．孙培廷.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2002 4．黄少竹.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2006 5.刘颖.柴油机原理.华中工学院出版社, 1984 6.蒋德明.内燃机原理.机械工业出版社，1988 7.陈大荣.船舶柴油机设计.国防工业出版社，1980 8.王永顺.船舶轮机问答：柴油机分册.人民交通出版社, 1995 9．宋汝涛等．船舶机电应用技术.中国航海学会《航海技术》 编辑部，2004
B．不同的机型ε特点：
①小型高速机的ε＞大型低速机。因小型高速 机气缸尺寸小，单位容积的散热面积大，允许 提高ε以增加热效率.
②非增压机的ε＞增压机。因增压机气缸进气 压力高，压缩终点压力和温度高，燃烧最高爆 炸压力和温度比非增压机高，为了降低机械负 荷和热负荷，ε要小些。
③四冲程机的ε＞二冲程机。 ④柴油机的ε＞汽油机。
福建交通职业技术学院轮机工程
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《船舶柴油机》
一、课程性质、教学目的与要求：
1．课程性质：本课程是轮机工程技术专业的主要 专业课和主干课,也是中华人民共和国海事局规 定的海船轮机员适任证书获取的必考科目。在船 舶机舱设备中，柴油机是船舶推进的主动力装置， 也是船舶供电装置的原动机。通过柴油机课程的 学习，使学员能够获得船舶柴油机的基础知识和 实际操作与维修保养技能，适应船上值班时对柴 油机的管理，满足《1978年海员培训，发证和值 班标准国际公约》和95年修正案（简称 STCW78/95公约）要求。
A.压缩比ε表示缸内工质压缩程度，也就是活 塞从下止点运动到上止点时，把缸内空气压缩 了多少倍。
它是柴油机的一个重要结构参数，对柴油机的经济性、燃烧和
起动性能以及机械负荷等有重要的影响。 ε大说明缸内空气被压缩厉害，压缩终点的温 度和压力就高，有利于燃油的燃烧和柴油机的 起动，并可提高热效率。但ε过大，会使柴油 机PZ过高，工作粗暴，机械负荷和热负荷过大， 降低可靠性和缩短柴油机的寿命。ε过小，则 压缩终点的气体压力和温度过低，不利于燃烧， 柴油机起动困难耗油率增加，功率下降。
1．热机
（1）概念：把热能转换成机械能的动力机械。
（2）种类：
蒸汽机
外燃机 汽轮机 燃料燃烧在气缸外部，效率低
热机
汽油机
内燃机 柴油机
燃料燃烧在气缸内部，效率高
燃汽轮机
及煤气机
2．柴油机
（1）概念：是一种在气缸内进行两次能量转换压缩发火 的往复式内燃机。是热效率最高的一种内燃机。
（2）优缺点：
①经济性好，热效率高，可达50%，可燃用劣质油。
柴油机与汽油机虽然都是内燃机，但是它们在使用燃料、 可燃混合气形成、发火方式、性能及压缩比等方面均有区别。
汽油机
柴油机
使用燃料 油气混合方式 发火方式 压缩比 热效率
性能
汽油
柴油（重油）
外部 （化油器）
内部 （喷油器）
火花塞点火 小 （6-10） 低 15-40 %
压缩发火 大 （12-22） 高 30-55 %