四沖程汽油機發動機工作原理(圖解)

發動機是汽車的動力裝置,發動機的類型很多，結構各異，適應不同車型的需要,但發動機的工作原理都一樣。下面我們來簡單了解一下4沖程的發動機的工作原理。

四沖程汽油機發動機工作原理簡單來說就是進氣、壓縮、排氣、點火四個沖程。

四沖程汽油機的工作循環由4個活塞行程組成，即進氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程。

進氣－

就是燃油和空氣的混合氣先進入發動機；

進氣門開啟，排氣門關閉，活塞由上止點向下止點移動，活塞上方的氣缸容積增大，產生真空度，氣缸內壓力降到進氣壓力以下，在真空吸力作用下，通過化油器或汽油噴射裝置霧化的汽油，與空氣混合形成可燃混合氣，由進氣道和進氣門吸入氣缸內。進氣過程一直延續到活塞過了下止點進氣門關閉為止。接著上行的活塞開始壓縮氣體。

進氣行程
由於曲軸的旋轉，活塞從上止點向下止點運動，這時排氣門關閉，進氣門打開。進氣過程開始時，活塞位於上止點，氣缸內殘存有上一循環未排淨的廢氣，因此，氣缸內的壓力稍高於大氣壓力。隨著活塞下移，氣缸內容積增大，壓力減小，當壓力低於大氣壓時，在氣缸內產生真空吸力，空氣經空氣濾清器並與化油器供給的汽油混合成可燃混合氣，通過進氣門被吸入氣缸，直至活塞向下運動到下止點。在進氣過程中，受空氣濾清器、化油器、進氣管道、進氣門等阻力影響，進氣終了時，氣缸內氣體壓力略低於大氣壓，約為0.075～0.09MPa，同時受到殘余廢氣和高溫機件加熱的影響，溫度達到370～400K。實際汽油機的進氣門是在活塞到達上止點之前打開，並且延遲到下止點之後關閉，以便吸入更多的可燃混合氣。

工作特征：進氣門開、排氣門關、活塞下行。

壓縮－

就是對進氣發動機的混合氣進行壓縮，一旦壓縮，可燃混合氣的壓力和溫度就會升高；

進排氣門全部關閉，壓縮缸內可燃混合氣，混合氣溫度升高，壓力上升。活塞臨近上止點前，可燃混合氣壓力上升到0．6～1．2MPa左右，溫度可達330℃～430℃。

壓縮行程
曲軸繼續旋轉，活塞從下止點向上止點運動，這時進氣門和排氣門都關閉，氣缸內成為封閉容積，可燃混合氣受到壓縮，壓力和溫度不斷升高，當活塞到達上止點時壓縮行程結束。此時氣體的壓力和溫度主要隨壓縮比的大小而定，可燃混合氣壓力可達0.6～1.2MPa，溫度可達600～700K。 壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內的壓力和溫度越高，則燃燒速度越快，發動機功率也越大。但壓縮比太高，容易引起爆燃。所謂爆燃就是由於氣體壓力和溫度過高，可燃混合氣在沒有點燃的情況下自行燃燒，且火焰以高於正常燃燒數倍的速度向外傳播，造成尖銳的敲缸聲。會使發動機過熱，功率下降，汽油消耗量增加以及機件損壞。輕微爆燃是允許的，但強烈爆燃對發動機是很有害的，汽油機的壓縮比一般為ε＝6～10。

工作特征：進、排氣門均關閉，活塞上行，缸內壓力、溫度升高。汽車維修技術網 www.qcwxjs.com

作功－

就是點燃已經高溫高壓的混合氣，混合氣燃燒膨脹，對外輸出動力，這個過程稱為作功；

在壓縮行程接近上止點時，裝在氣缸蓋上方的火花塞發出電火花，點燃所壓縮的可燃混合氣。可燃混合氣燃燒後放出大量的熱量，缸內燃氣壓力和溫度迅速上升，最高燃燒壓力可達3～6MPa，最高燃燒溫度可達2 200℃～2 500℃。高溫高壓燃氣推動活塞快速向下止點移動，通過曲柄連桿機構對外作功。作功行程開始時，進、排氣門均關閉。

作功行程
作功行程包括燃燒過程和膨脹過程，在這一行程中，進氣門和排氣門仍然保持關閉。當活塞位於壓縮行程接近上止點(即點火提前角)位置時，火花塞產生電火花點燃可燃混合氣，可燃混合氣燃燒後放出大量的熱使氣缸內氣體溫度和壓力急劇升高，最高壓力可達3～5MPa，最高溫度可達2200～2800K，高溫高壓氣體膨脹，推動活塞從上止點向下止點運動，通過連桿使曲軸旋轉並輸出機械功，除了用於維持發動機本身繼續運轉外，其余用於對外作功。
隨著活塞向下運動，氣缸內容積增加，氣體壓力和溫度降低，當活塞運動到下止點時，作功行程結束，氣體壓力降低到0.3～0.5MPa，氣體溫度降低到1300～1600K。

工作特征：進、排氣門關閉→混合氣燃燒、膨脹→活塞下行。汽車

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排氣－

已經燃燒後的氣體要排出發動機，為次進氣作准備；

作功行程接近終了時，排氣門開啟，由於這時缸內壓力高於大氣壓力，高溫廢氣迅速排出氣缸，這一階段屬於自由排氣階段，高溫廢氣以當地音速通過排氣門排出。隨排氣過程進行進入強制排氣階段，活塞越過下止點向上止點移動，強制將缸內廢氣排出，活塞到達上止點附近時，排氣過程結束。排氣終了時，氣缸內氣體壓力稍高於大氣壓力，約為0．105～0．115MPa，廢氣溫度約為600℃～900℃。由於燃燒室占有一定容積，因此在排氣終了時，不可能將廢氣徹底排除干淨，剩余部分廢氣稱殘余廢氣。

排氣行程
可燃混合氣在氣缸內燃燒後生成的廢氣必須從氣缸中排出去以便進行下一個進氣行程。當作功接近終了時，排氣門開啟，
進氣門仍然關閉，靠廢氣的壓力先進行自由排氣，活塞到達下止點再向上止點運動時，繼續把廢氣強制排出到大氣中去，活塞越過上止點後，排氣門關閉，排氣行程結束。
實際汽油機的排氣行程也是排氣門提前打開，延遲關閉，以便排出更多的廢氣。由於燃燒室容積的存在，不可能將廢氣全部排出氣缸。受排氣阻力的影響，排氣終止時，氣體壓力仍高於大氣壓力，約為0.105～0.115MPa，溫度約為900～1200K。 曲軸繼續旋轉，活塞從上止點向下止點運動，又開始了下一個新的循環過程。
工作特征：進氣門關、排氣門開、活塞上行。

四沖程汽油機發動機的工作原理總結
四沖程汽油機經過進氣、壓縮、作功、排氣四個行程完成一個工作循環，在這個過程中，活塞上下往復運動四個行程，相應的曲軸旋轉兩周。

四沖程汽油機經過進氣、壓縮、做功、排氣四個行程，完成一個工作循環。一個接一個的工作循環，維持了發動機的連續運轉。汽車發動機的曲軸從前端看，都是按順時針方向旋轉的。活塞在上、下止點間每移動一個行程，曲軸轉過180°角。四沖程發動機每完成一個工作循環，活塞移動四個行程，曲軸轉過兩周（720°）。其中進氣和做功行程活塞都是由上止點移動到下止點；壓縮和排氣行程活塞都是由下止點移動到上止點。

附：發動機原理基本術語

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