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發(fā)動機四沖程汽油機的工作過程

最常見的汽車發(fā)動機是四沖程汽油發(fā)動機。四沖程汽油發(fā)動機從進氣、壓縮、做功和排氣四個過程循環(huán)工作。

四沖程汽油機的工作原理示意圖如下圖所示。吸氣沖程

進氣沖程是將混有汽油和空氣體的可燃氣體吸入氣缸。在進氣沖程開始時，進氣門打開，排氣門關(guān)閉，曲軸的旋轉(zhuǎn)將活塞從上止點移動到下止點，從而活塞上方的容積增加，壓力降低。由汽油和空氣體組成的可燃混合物在壓差[以上]下進入氣缸。曲軸轉(zhuǎn)半圈后，活塞運動到下止點，進氣門關(guān)閉，進氣沖程結(jié)束。進氣結(jié)束時，壓力為75~90kPa，混合氣溫度為80~130℃。

壓縮沖程

壓縮沖程增加了可燃混合物的壓力和溫度，并為其快速燃燒創(chuàng)造了條件。在壓縮沖程開始時，進氣門和排氣門關(guān)閉，曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞從下止點移動到上止點，活塞上方的容積減小，可燃混合氣的溫度和壓力通過壓縮而升高[上圖]。曲軸旋轉(zhuǎn)后半圈，活塞到達上止點，壓縮沖程結(jié)束。壓縮沖程結(jié)束時，壓力為800~1400千帕，混合氣溫度為350~450℃。

壓縮比是壓縮沖程的一個重要指標(biāo)。壓縮比越大，壓縮結(jié)束時混合氣的壓力和溫度越高，更有利于提高發(fā)動機功率。但壓縮比受汽油抗爆性能的限制，不宜過大，否則會引起發(fā)動機爆燃，從而降低功率，增加油耗，加速零部件損壞。

工作行程

作功沖程使壓縮的可燃混合氣燃燒后膨脹做功。在做功沖程期間，進氣門和排氣門仍然關(guān)閉。當(dāng)壓縮接近尾聲時，火花塞發(fā)出電火花，可燃混合氣被迅速點燃燃燒，使燃燒氣體的壓力和溫度急劇上升，推動活塞從上止點向下止點運動，并通過連桿轉(zhuǎn)動曲軸對外做功，所以做功沖程也稱為膨脹沖程[上]。

工作沖程氣體最大壓力可達2940~3920kPa，溫度可達1800~2000℃。當(dāng)活塞向下移動時，活塞上方的體積增加，壓力和溫度相應(yīng)降低。當(dāng)活塞運動到下止點時，曲軸旋轉(zhuǎn)三分之一圈，做功沖程結(jié)束。此時氣體壓力為300~500kPa，溫度為1200℃。

排氣沖程

排氣沖程排除了氣缸內(nèi)膨脹做功后的廢氣。排氣沖程開始時，進氣門仍關(guān)閉，排氣門開啟，曲軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動，使活塞從下止點運動到上止點，膨脹做功后的廢氣被擠出氣缸[上圖]。曲軸旋轉(zhuǎn)第四個半圈后，活塞到達上止點，排氣沖程結(jié)束。排氣沖程結(jié)束時，壓力為105~120千帕，溫度為600~900℃。

綜上所述，發(fā)動機每完成一個工作循環(huán)，曲軸旋轉(zhuǎn)兩次，進排氣閥各打開一次，活塞完成四個沖程，其中進氣、壓縮和排氣沖程消耗動力，只有動力沖程產(chǎn)生動力。

多缸發(fā)動機的工作順序四沖程發(fā)動機工作時，只有一個沖程做功，其他三個沖程都消耗功。因此，單缸發(fā)動機既不能平穩(wěn)工作，也不能發(fā)出足夠的動力，所以現(xiàn)代汽車都采用多缸發(fā)動機，其中四缸和六缸發(fā)動機最為常見。

四沖程四缸發(fā)動機的工作順序

四沖程四缸發(fā)動機的氣缸通常是直列式的。曲軸上的四個連桿軸頸布置在一個平面內(nèi)，第一和第四連桿軸頸在一側(cè)，第二和第三連桿軸頸在另一側(cè)，兩個方向相互成180°角，如下圖所示。

當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時，第一和第四氣缸的活塞同時上下移動，第二和第三氣缸的活塞同時上下移動。因此，四缸發(fā)動機的工作順序是1、2、4、3或1、3、4、2。各氣缸的工作順序如下表所示。