详解：柴油机活塞顶部凹坑的作用

说到汽车发动机，人们首先想到的可能是汽油机和柴油机。随着科学技术的不断发展，人们对机械的理解加深了，机油、机滤、汽滤、柴油滤清器，大家都熟悉了，但很多人可能对柴油机活塞顶部的凹坑并不太了解。

左边活塞为柴油机活塞，右边为汽油机活塞。

一、柴油机活塞顶部的凹坑到底有什么作用？

答案：柴油机喷油和燃烧同时进行，需要留有空间供柴油雾化，活塞顶部的凹坑帮助提供喷油空间

柴油机属于压燃式发动机，也就是压缩比增大，压缩冲程结束后，喷油嘴喷出的柴油在机油雾化之后和进气道进入的混合气进行燃烧。

由于柴油喷射和燃烧是同时进行的，如果柴油机不设计活塞顶部的凹坑，那么活塞顶部的最高点和气缸顶部的形状几乎是平的，这样就会导致喷出来的柴油没有充足的空间去充分的雾化，这样就会影响到柴油的喷射，影响到柴油和混合气的充分燃烧，柴油机的燃烧室的形状对柴油机的性能影响是比较大的。

而汽油机活塞它的顶部没有凹坑，汽油机的喷油和燃烧是分开的，在压缩冲程的时候，机油在喷油嘴喷出的汽油和进气道进入的空气就已经充分的混合了。

所以在汽油机中不管是汽油机活塞顶部是平顶的，还是有一些凹坑，一般情况下都不会太影响到汽油机的喷油和燃烧。

答案二：柴油机的活塞顶部凹坑虽然会增加活塞的摩擦，但是也会产生一定涡流，以利于燃烧

另外，由于柴油喷射和燃烧是同时进行的，所以在柴油机中，活塞顶部的凹坑也是有助于提高燃烧速度的，虽然说这样的设计可能也会产生一定的摩擦，但是也会在一定程度上去产生涡流，以促进柴油的燃烧，提高柴油机自身的性能。

二、为什么汽油机和柴油机活塞顶部不设计凹坑？

（汽油机喷油和燃烧是分开的，汽油和空气混合后再燃烧）

汽油机和柴油机活塞顶部的设计有差异，主要是因为两者工作原理有所不同，汽油机属于点燃式发动机，汽油机工作时在压缩冲程结束后，火花塞点燃混合气，点燃的汽油就会迅速膨胀，推动活塞下行，实现动力输出，而柴油机活塞顶部的凹坑主要是用来容纳雾化的柴油，保证燃烧室的空间足够大，促进喷射的柴油雾化，提高柴油机燃烧效率。

在汽油机中，喷油和燃烧是分开的，在压缩冲程的时候，汽油和空气就已经充分的混合，如果汽油机活塞顶部设计凹坑，反而会导致燃烧室空间缩小，从而影响到燃烧室的容积以及汽油机的动力输出， 而汽油机活塞顶部的设计相对简单，像这样的平面或者是这样的凹坑，这些形状的设计并不会造成太大的影响，反而可以在一定程度上降低汽油机的摩擦，减少发动机内部的摩擦损失，提升油耗经济性。

三、柴油机活塞顶部凹坑的优势体现在哪里？

（柴油机喷油和燃烧同时进行，活塞顶部凹坑帮助雾化柴油）

由于柴油喷射和燃烧是同时进行的，柴油机活塞顶部的凹坑形状设计就会和气缸顶部的形状设计相匹配，从而避免喷射的柴油和进气道进入的混合气发生冲突，重新产生涡流，影响柴油的喷射， 同时利用活塞凹坑能够让柴油直接喷洒到凹坑里面，让喷出来的柴油能够快速的雾化，从而和气缸顶部的燃烧室形成一定的空间，保证柴油机燃烧室的容积足够大。

（柴油机活塞顶部凹坑可以提高喷油率，提高燃烧速度）

柴油机中喷射的柴油需要在瞬时的高温高压环境中自燃，所以柴油机的活塞顶部凹坑形状设计也会影响到柴油机的燃烧效率，从而影响到柴油机的功率输出，那么活塞凹坑形状设计，如果有利于柴油机的喷油，能够提高柴油机的喷油率，那么也可以让柴油能够更快地混合空气，从而提高燃烧速度，减少柴油机的油耗。

（汽油机没有凹坑也可以实现汽油和空气充分混合）

而汽油机中活塞顶部没有凹坑虽然不会造成太大的影响，但是也要注意汽油机喷油和燃烧分开的这个特性，在汽油机活塞顶部如果一味地去设计凹坑的话，也会影响到汽油和空气的混合效率，反而会影响到汽油燃烧效率，导致油耗进一步上升。

并且在汽油机中，汽油和空气充分的混合后，汽油也会在压缩冲程开始前在进气道和进气口进行充分地混合，这样在燃烧室内形成的汽油和空气混合气体的流动状态也会比较稳定。

再加上像这样的平顶活塞或者是其他形状设计的活塞，汽油和空气在压缩冲程的时候就会尽量去压缩，这样也能让气缸内产生更高的压力和温度。

四、未来的发动机活塞形状会有什么新设计？

（设计新材料，以提高活塞耐热性能、减轻重量）

随着科学技术的不断发展，未来的汽车逐渐实现了电子化，在汽车变得电气化的同时，汽车各部件的设计也会更先进，像未来的柴油机和汽油机可能在设计上就会注重创新材料的应用，以提高活塞耐热性能，降低活塞的重量，提升汽油机和柴油机的功率输出来满足消费者的需求。

（设计适应全球的不同气候条件的活塞）

随着社会的不断发展，人们对汽车有了新需求，未来的柴油机和汽油机可能也会在设计上进行一些突破，为了适应全球不同气候条件，在寒冷天气下，可能会通过活塞加热的方式去提高活塞温度，缩短汽油机和柴油机的预热时间。

而在高温天气下，也可能会通过活塞涂抹一些耐高温材料，进一步提升活塞的耐高温能力，降低活塞的摩擦力，尽可能地去提高发动机的性能。

（可能会出现混合动力技术，结合柴油和汽油机的优点）

未来的汽车可能会逐渐变得电气化，像现在很多混动车型中，往往就会结合柴油机和汽油机的技术，把柴油机和汽油机的优势结合在一起，有一个合适的燃油经济性和环保能力。

同时，往往像这样的混合动力车型也会在发动机设计上更进一步地进行革新，可能会在活塞形状设计上结合柴油机和汽油机的特点，让活塞变得更复杂。

（高性能发动机，将会需要更复杂的活塞几何形状）

而对于高性能发动机的设计来说，活塞形状并不会因为简单而影响到整体的动力输出，因为高性能发动机对于活塞材质和活塞形状的要求会更高，而在设计上可能会更多地去考虑燃烧室内的形状，甚至会在活塞上设计一些凹坑，从而和高性能涡轮增压发动机设计相匹配，保证发动机的燃烧室形状和汽缸头形状能够更好匹配。

所以从活塞顶部的凹坑就可以看出柴油机和汽油机的不同，柴油机喷射和燃烧是同时进行的，活塞顶部的凹坑设计有助于喷油，而汽油机喷油和燃烧是分开的，所以在活塞顶部没有设计凹坑也不会影响汽车的动力输出，反而会在一定程度上降低发动机的摩擦。