活塞带动曲轴工作,还是曲轴带动活塞工作?

活塞带动曲轴工作,还是曲轴带动活塞工作?

四冲程汽油机
　　往复活塞式内燃机所用的燃料主要是汽油(gasoline)或柴油(diesel).由于汽油和柴油具有不同的性质,因而在发动机的工作原理和结构上有差异.
　　一. 四冲程汽油机工作原理 汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气,在吸气冲程被吸入汽缸,混合气经压缩点火燃烧而产生热能,高温高压的气体作用于活塞顶部,推动活塞作往复直线运动,通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能.四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环.
　　(1) 吸气冲程(intake stroke) 活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点.此时进气门开启,排气门关闭,曲轴转动180°.在活塞移动过程中,汽缸容积逐渐增大,汽缸内气体压力从pr逐渐降低到pa,汽缸内形成一定的真空度,空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸,并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气.由于进气系统存在阻力,进气终点 (图中a 点)汽缸内气体压力小于大气压力0 p ,即pa= (0.80～0.90) 0 p .进入汽缸内的可燃混合气的温度,由于进气管、汽缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到340～400K. (2) 压缩冲程(compression stroke) 压缩冲程时,进、排气门同时关闭.活塞从下止点向上止点运动,曲轴转动180°.活塞上移时,工作容积逐渐缩小,缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高,到达压缩终点时,其压力pc可达800～2 000kPa,温度达600～750K.在示功图上,压缩行程为曲线a～c.
　　(3) 做功冲程(power stroke) 当活塞接近上止点时,由火花塞点燃可燃混合气,混合气燃烧释放出大量的热能,使汽缸内气体的压力和温度迅速提高.燃烧最高压力pZ达3 000～6 000kPa,温度TZ达2 200～2 800K.高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动,并通过曲柄连杆机构对外输出机械能.随着活塞下移,汽缸容积增加,气体压力和温度逐渐下降,到达 b 点时,其压力降至300～500kPa,温度降至1 200～1 500K.在做功冲程,进气门、排气门均关闭,曲轴转动180°.在示功图上,做功行程为曲线c-Z-b.
　　(4) 排气冲程(exhaust stroke) 排气冲程时,排气门开启,进气门仍然关闭,活塞从下止点向上止点运动,曲轴转动180°.排气门开启时,燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出,另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气.由于排气系统的阻力作用,排气终点r 点的压力稍高于大气压力,即pr=(1.05～1.20)p0.排气终点温度Tr=900～1100K.活塞运动到上止点时,燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出,这部分废气叫残余废气.
　　四冲程柴油机
　　二. 四冲程柴油机工作原理
　　四冲程柴油机和汽油机一样,每个工作循环也是由进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程组成.由于柴油机以柴油作燃料,与汽油相比,柴油自燃温度低、黏度大不易蒸发,因而柴油机采用压缩终点压燃着火,也叫压燃式点火,其工作过程及系统结构与汽油机有所不同.
　　(1) 进气冲程
　　汽车发动机进入汽缸的工质是纯空气.由于柴油机进气系统阻力较小,进气终点压力pa= (0.85～0.95)p0,比汽油机高.进气终点温度Ta=300～340K,比汽油机低.
　　(2) 压缩冲程 由于压缩的工质是纯空气,因此柴油机的压缩比比汽油机高(一般为ε=16～22).压缩终点的压力为3 000～5 000kPa,压缩终点的温度为750～1 000K,大大超过柴油的自燃温度(约520K). (3) 做功冲程 当压缩冲程接近终了时,在高压油泵作用下,将柴油以10MPa左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室中,在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧.汽缸内气体的压力急速上升,最高达5 000～9 000kPa,最高温度达1 800～2 000K.由于柴油机是靠压缩自行着火燃烧,故称柴油机为压燃式发动机.
　　(4) 排气冲程 柴油机的排气与汽油机基本相同,只是排气温度比汽油机低.一般Tr=700～900K.对于单缸发动机来说,其转速不均匀,发动机工作不平稳,振动大.这是因为四个冲程中只有一个冲程是做功的,其他三个冲程是消耗动力为做功做准备的冲程.为了解决这个问题,飞轮必须具有足够大的转动惯量,这样又会导致整个发动机质量和尺寸增加.采用多缸发动机可以弥补上述不足.现代汽车用多采用四缸、六缸和八缸发动机